Giulio Maria Bianco, 29 anni, romano, ricercatore all’Università Roma Tor Vergata, in tasca una laurea in Ingegneria medica, ha vinto il premio nazionale CNIT, il Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni, per la migliore tesi di dottorato in elettromagnetismo con una ricerca su sistemi indossabili per il soccorso in emergenza in luoghi difficili da raggiungere.
La ricerca si inserisce nelle attività del Pervasive Electromagnetics Lab dell’Ateneo Tor Vergata, che si occupa di studiare l’Elettromagnetismo in relazione all’intelligenza digitale distribuita negli oggetti. Il laboratorio si caratterizza per la sinergia tra l’Elettromagnetismo classico e la Scienza dei Materiali, l’Informatica, la Sensoristica, la Medicina, la Meccanica, l’Elettronica, specialmente nel settore biomedico.
La ricerca di Giulio Maria Bianco, realizzata nel corso di dottorato in “Computer Science, Control and GeoInformation” presso la Macroarea di Ingegneria di Roma Tor Vergata – supervisore accademico prof. Gaetano Marrocco, supervisore industriale Dr. Abraham Mejia-Aguilar dell’istituto EURAC Research di Bolzano – si è conclusa con il lavoro di tesi dal titolo “Devices and methods for local- and remote-processing bodycentric internet of things systems” (a.a. 2021-2022) nel quale è stato sviluppato un nuovo sistema di soccorso basato su IoT – Internet of Things.
Con Internet of Things (IoT) si intende un insieme di dispositivi capaci di comunicare fra loro e prendere decisioni. Nell’IoT convergono molte discipline diverse (comunicazione wireless, identificazione, localizzazione in tempo reale, reti di sensori, calcolo pervasivo) che consentono a Internet di entrare nel mondo reale degli oggetti fisici che interagiscono con i servizi web. I sistemi IoT sono presenti in gran parte della vita quotidiana, dai sistemi di smaltimento rifiuti alla produzione industriale, dalla domotica ai trasporti urbani, quelli che includono anche il corpo umano prendono il nome di Bodycentric IoT o B-IoT. Abbiamo incontrato Giulio Maria per aiutarci a capire come funzionano i dispositivi che utilizzano il corpo umano per comunicare con altri dispositivi, quali sfide comportano e in quali campi possono essere applicati.
D. Partiamo proprio dal B-IoT, qual è la sua caratteristica principale?
R. I sistemi B-IoT, che utilizzano sensori impiantati direttamente all’interno del corpo oppure su dispositivi indossabili, devono essere progettati per potere comunicare attraverso il corpo umano. Dal momento che i dispositivi indossabili sono sempre più diffusi, i B-IoT vengono sempre più utilizzati, ad esempio, in campo medico e nella sicurezza».
D. Per la vostra ricerca avete utilizzato una tecnologia esistente ma avete elaborato una nuova tecnica di rilevamento a lungo raggio, ci spieghi come e in quale contesto avete lavorato?
R. La tecnologia LoRa (Long Range), un protocollo di comunicazione a microonde, viene già utilizzata nel settore industriale per la sensoristica ambientale. Nel nostro lavoro di ricerca abbiamo pensato di utilizzarla in scenari di emergenza ed “estremi” – deserti, canyon, foreste – dove non funzionano altre tecnologie come, ad esempio, il GPS. In particolare LoRa è stata fatta indossare in operazioni di ricerca e salvataggio (SaR) in montagna. Nel caso specifico l’abbiamo adattata su diverse tipologie di persone e diverse aree del corpo umano in modo che potesse essere utilizzata e restare attiva per lungo tempo.
D. Che cosa è emerso dai vostri test?
R. Abbiamo dimostrato che per la progettazione di sistemi B-IoT è necessario un approccio numerico-statistico. In particolare abbiamo riscontrato che il diverso posizionamento dell’antenna indossata sul corpo e la postura di chi la indossa ha un effetto estremamente significativo. Dopo aver considerato le diverse variabili, abbiamo deciso di posizionare l’antenna sul casco. Confrontando il nostro sistema con l’ARVA, Apparecchio di Ricerca in Valanga, dispositivo di soccorso obbligatorio in ambienti montani, abbiamo osservato un rilevamento molto più efficace, quasi il doppio del raggio dell’area di localizzazione.
D. Una volta ricevuto il segnale in che modo siete riusciti ad arrivare alla persona da soccorrere?
R. una volta applicato LoRa sul corpo umano, bisognava elaborare il segnale – che varia per la postura e le condizioni ambientali – in modo da poter stimare la posizione da raggiungere. Per questo abbiamo creato e sperimentato un apposito algoritmo che simula diverse possibili posizioni fino a trovare quella più probabile.
D. Quali gli sviluppi futuri di questa nuova tecnica di rilevamento?
R. Attualmente stiamo utilizzando droni per velocizzare l’operazione di ricerca e soccorso: i droni raggiungono direttamente l’area, dotati di telecamere, e portano strumenti di primo soccorso.
I risultati dell’attività di ricerca contenuti nella tesi “Devices and methods for local- and remote-processing bodycentric internet of things systems” di Giulio Maria Bianco sono stati pubblicati su riviste internazionali, tra cui IEEE Transactions on Signal and Information Processing over Networks, IEEE Antennas and Propagation Magazine e IEEE Transactions on Antennas and Propagation
LE PAROLE DELLA SCIENZA
ONDE ELETTROMAGNETICHE
Un’onda corrisponde a uno spostamento di energia senza spostamento netto di materia. Vi sono le onde meccaniche, perturbazioni che si propagano con oscillazione di materia in cui l’energia ha bisogno di un supporto meccanico (mezzo) per essere trasmesse (esempi di onde meccaniche sono il suono e il terremoto) e le onde elettromagnetiche ossia perturbazione del campo magnetico ed elettrico che si propagano anche nello spazio vuoto. Lo spettro elettromagnetico è l’insieme di tutte le possibili frequenze delle onde elettromagnetiche. Esempi di onde elettromagnetiche sono la luce e le trasmissioni radio. Altri tipi di onde elettromagnetiche sono le microonde, i raggi ultravioletti e i raggi X. Ciò che differenzia tra loro le diverse onde elettromagnetiche è la loro frequenza di oscillazione e la lunghezza. La lunghezza d’onda delle microonde, ad esempio, è compresa tra qualche decina di centimetri e il millimetro, la frequenza tra 300 MHz e 300 GHz. Le microonde sono utilizzate per le comunicazioni telefoniche a lunga distanza ma anche per i telefoni cellulari oltre che nei forni a microonde.