Smart City

In questa puntata ci dedichiamo alla vicenda Deepseek, la start-up cinese dell’IA che, con il rilascio di Deepseek r1 e del report con le specifiche tecniche delle risorse HW ed energetiche, ha terremotato il mondo dell’IA. Al netto di tutti i dubbi sull’affidabilità e degli evidenti limiti in fatto di rispetto della privacy e di sudditanza alla propaganda cinese, quando si toccano temi sensibili il modello ha ottime performance riconosciute da tutti. Quali sono le soluzioni innovative adottate dai ricercatori cinesi? E cosa significherebbe per l’Europa, continente rimasto indietro nello sviluppo dell’IA, se lo scenario “a basso consumo di risorse” dichiarato dai ricercatori cinesi venisse confermato? Lo chiediamo a Elisabetta Fersini, professoressa di Informatica all'Università di Milano-Bicocca ed esperta di LLM.

I combustibili fossili costituiscono la principale materia prima, non solo del settore energetico, ma anche del settore chimico: basti pensare a tutti i polimeri plastici, prodotti per lo più da petrolio e da gas naturale. Esiste tuttavia un’alternativa rappresentata dalla CO2, che come sappiamo produciamo in grandissime quantità. Naturalmente, arrivare a una simile sostituzione non è facile, ma una strada è stata aperta recentemente dai ricercatori impegnati nel progetto SunCoChem. Il progetto punta sulla luce solare concentrata come fonte di energia pregiata, per avviare una trasformazione chimica della CO2 in un gas di sintesi da cui poi ricavare, a cascata, le principali molecole utili nel comparto chimico. Ce lo racconta Angelica Chiodoni, principal investigator della linea di Ricerca IIT Advanced Characterizations and Optimized Functional Materials for Energy Transition dell’Istituto Italiano di Tecnologia.

Li chiamano giacimenti non convenzionali: si tratta di riserve di minerali - tra cui materie prime strategiche quali il litio e le terre rare - presenti sotto una forma diversa da quella sfruttata tradizionalmente. Parliamo di fluidi che per varie ragioni sono ricchi di minerali disciolti: acque geotermiche profonde, fluidi residui dell’estrazione degli idrocarburi, salamoie residue dei processi di dissalazione, e altro ancora. La tecnologia delle membrane è oggi considerata la via più promettente per riuscire a sfruttare questi giacimenti non convenzionali, con un consumo contenuto di energia e un impatto ambientale minimo, che ricorda più il trattamento delle acque che non la classica industria di trasformazione mineraria. Ne parliamo con Efrem Curcio, professore di Fondamenti Chimici delle Tecnologie all’Università della Calabria.

Prevedere la stagione dei pollini, la loro diffusione e concentrazione e calcolare l’esposizione, può essere utile per la popolazione che soffre di allergie (Il 20% della popolazione mondiale). Tutto questo è oggi più facile grazie a un nuovo sistema modellistico ad alta risoluzione sviluppato da ENEA, in collaborazione con l'Università di Verona, Arianet, ATS Milano e ARPA Veneto, nell’ambito del progetto MEETOUT. I ricercatori, infatti, sono riusciti a sviluppare un nuovo algoritmo che, mescolando dati satellitari a bassa risoluzione e dati sul campo a risoluzione più elevata, permette di simulare i processi di dispersione, diffusione a lungo raggio e deposizione del polline con una risoluzione spaziale di soli 3 km, e di calcolarne con precisione le concentrazioni su base oraria. Ce lo spiega Antonio Piersanti, responsabile del Laboratorio ENEA Modelli e Misure per la qualità dell’aria.

Se prendere bene il segnale GPS dalla superficie della Terra può essere un problema, figuratevi dalla superficie della Luna. Eppure, dimostrare che è possibile usare i segnali GPS per stabilire la propria posizione nello Spazio lontano dalla Terra, e addirittura sulla superficie del nostro satellite, è l'obiettivo di LuGRE, uno strumento made in Italy realizzato per l'Agenzia Spaziale Italiana da Qascom, con la partecipazione del Politecnico di Torino in qualità di consulente scientifico. In questo momento, LuGRE si trova in viaggio verso la Luna e il suo arrivo è previsto nei primi giorni di marzo. Si tratta di una delle tante tecnologie che si stanno sviluppando in previsione della missione Artemis, che dovrebbe riportare esseri umani sul nostro satellite dopo oltre 70 anni, ma con la possibilità di spostarsi grazie al navigatore. Ne parliamo con Fabio Dovis, professore di Telecomunicazioni del Politecnico di Torino e responsabile scientifico del progetto.

Nel tentativo di imparare a crescere in laboratorio organi da trapiantare, uno dei problemi più complicati da risolvere è quello di riprodurre al loro interno la rete di vasi sanguigni, che è necessaria per il loro funzionamento. Una proposta originale è stata fatta di recente da un team di ricercatori, guidati da Subramanian Sundaram della Harvard University e chiama in causa il gallio, uno dei metalli più affascinanti che fonde a soli 30°C. Con il gallio, generazioni di prestigiatori hanno riproposto il gioco del cucchiaino piegato con la forza della mente; mentre i ricercatori di Harvard hanno scoperto che può essere utilizzato per realizzare degli stampi su cui far crescere le cellule del sistema circolatorio. Ne parliamo con Lorenzo Moroni, professore di Biofabbricazione per la Medicina Rigenerativa all’Università di Maastricht.

Uno snub-cube, detto anche cubo camuso, è uno dei 13 solidi di Archimede: ha 6 facce quadrate e 32 facce triangolari. “Dynamic supramolecular snub cubes” è invece il titolo di uno studio pubblicato su Nature da ricercatori delle Università di Padova e di Hong-Kong, i quali sono riusciti a creare delle capsule proteiche di dimensioni nanoscopiche con la forma, appunto, di uno snub-cube, capaci di inglobare sostanze al proprio interno e successivamente di rilasciarle in modo controllato. In natura, strutture proteiche di questo tipo sono largamente presenti e svolgono diverse funzioni. Per lungo tempo gli scienziati hanno provato a riprodurle artificialmente, con l’obiettivo di applicarle in settori che vanno dalla medicina alla lotta all’inquinamento. E ora, finalmente, questo traguardo appare più vicino. Luka Dordevic docente al Dipartimento di Scienze Chimiche dell'Università di Padova ci parla di questo studio.

La storia ricorda la scoperta del Grafene, prodotto per la prima volta una quindicina di anni fa utilizzando del comune nastro adesivo, che gli scienziati utilizzarono per “strappare” sottilissimi fogli di Grafene da pezzi di comune grafite. Una specie di “depilazione”, o di esfoliazione a livello atomico. Ora un gruppo di ricercatori dell’Università di Hong Kong è riuscita a fare qualcosa di analogo con il diamante, ottenendo sottilissimi fogli di diamante che potrebbero trovare impiego come substrato di base per dar vita a circuiti elettronici più efficienti e capaci di lavorare ad altissima temperatura: l’elettronica al diamante, appunto. Ma la strada da percorrere è ancora lunga. Ce ne parla Camilla Coletti, Coordinatrice del Centro per l’innovazione in nanotecnologia dell’IIT di Pisa.

In gergo viene chiamato Idrogeno turchese. Se ne parla poco, ma molti ritegono che rappresenti la strada maestra per rendere disponibile sul mercato idrogeno decarbonizzato a un costo accessibile: non così economico come l’idrogeno grigio (prodotto da combustibili fossili con forti emissioni di CO2), ma ben più economico dell’idrogeno verde (prodotto da energia elettrica rinnovabile a partire dall’acqua). La produzione di idrogeno turchese si basa sulla separazione di idrogeno e carbonio negli idrocarburi. Ma anziché utilizzare il solito processo steam reforming, che genera come sottoprodotto moltissima CO2, in questo caso il carbonio prodotto sarebbe solido, evitando quindi di andare in atmosfera e trovando altre applicazioni come materia prima. Ne parliamo con Pere Margalèf, Director of Decarbonization Technologies di Snam.

Torniamo al centro ricerche dell’ENEA di Brasimone, per parlare di un importante risultato del progetto europeo PATRICIA (25 istituzioni di ricerca di 11 paesi, tra cui il Cern di Ginevra e tre partner italiani: ENEA, Politecnico di Milano e Università di Pisa). Come abbiamo sentito nella puntata precedente, a Brasimone c’è la più grande facility d’Europa dedicata a sperimentare l’uso dei metalli liquidi pesanti come fluidi per lo scambio di calore, soprattutto nel campo dell’energia nucleare, dove si punta a utilizzarli come liquidi refrigeranti. Lì ha appena visto la luce un nuovo scambiatore di calore. Si tratta di un componente chiave di ogni reattore nucleare: permette di trasportare il calore prodotto dal nocciolo nucleare fino alle turbine che producono l’energia elettrica. Concettualmente non è diverso da un radiatore o dalla serpentina di un boiler, ma in grado di lavorare in condizioni estreme. Ne parliamo con Daniele Martel

Arriva a Bologna PRECURSOR: sarà tra i più evoluti simulatori di reattori nucleari al mondo, ma senza materiali radioattivi all’interno. Chiunque tenga un occhio aperto sul mondo nucleare, ha sentito parlare della Start-Up Newcleo e del reattore al piombo che sta tentando di realizzare. I reattori raffreddati al promo, o LFR, sono stati sperimentatati a lungo in ambito militare - per esempio nei sottomarini sovietici - e ora, per la loro sicurezza intrinseca e la capacità di utilizzare come combustibile una parte delle scorie nucleari, riducendone la pericolosità, rappresentano una delle più promettenti tecnologie nucleari di IV generazione. Un passo cruciale del programma di sviluppo di Newcleo è la costruzione di un simulatore fisico, che permetta di sperimentare tutti gli aspetti collegati alla regolazione e al controllo del nocciolo di una centrale nucleare, ma senza combustibile nucleare all’interno. Ce ne parla Mariano Tarantino, responsabile Divisio

L'ENEA sta mettendo a punto un metamateriale capace, grazie a speciali proprietà ottiche, di mantenere spontaneamente una temperatura fino a 5 o 6 gradi al di sotto di quella circostante, senza consumare energia e senza trasferire calore all’ambiente immediatamente circostante, ma irraggiandolo direttamente nello spazio. Materiali di questo tipo potrebbero dare un bel contributo ad affrontare diversi problemi connessi agli eccessi di calura: si va da tenere fresco un indumento, alla lotta al fenomeno dell’isola di calore. Parola chiave per comprenderne il principio di base è “raffreddamento radiativo”, lo stesso fenomeno che permette ai satelliti artificiali di disperdere calore nello spazio e per cui, nelle notti d’inverno, le superfici esposte al cielo brinano mentre quelle che non lo vedono invece no. Ne parliamo con Anna Castaldo, ricercatrice del Dipartimento Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili dell’ENEA.

Trasmettere dati attraverso impulsi luminosi, come si fa con le fibre ottiche, ma attraverso l’atmosfera. C’è un filone di ricerca che punta in questa direzione, detta delle comunicazioni ottiche wireless, per dar corpo alle quali serve mettere a punto molti componenti ad hoc: dalle fonti di luce, ai sistemi per modularne l’intensità o altre proprietà a una velocità stratosferica; fino ai dispositivi per ricevere gli impulsi luminosi, ripulirli dal rumore e riconvertirli in segnali elettrici digitali. A tal proposito, un gruppo internazionale di ricercatori, guidati dal Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, ha sviluppato una “meta-superficie attiva” capace di dare vita a “vortici di luce" ideali per la trasmissione di dati in ambienti disturbati come l’atmosfera. Ce ne parla Giuseppe Della Valle, professore di Meta-Fotonica al Politecnico di Milano.

Arrivano le nano-particelle d’oro che aprono la strada alla terapia genica. Riparare il DNA, cancellando mutazioni dannose o correggendo difetti del codice genetico, è una capacità acquisita, ma resta in molti casi una sfida da superare: il cosiddetto targeting, cioè fare in modo che i principi attivi capaci di manipolare il DNA arrivino a destinazione nel nucleo delle cellule da riparare. Oggi parliamo di una scoperta premiata dall'European Innovation Council, frutto del progetto I-Gene coordinato dall’Università di Pisa, che ha sviluppato delle nano-particelle d’oro capaci non solo di aprire la strada del nucleo delle cellule umane ai principi attivi dell’editing genetico, ma anche di attivarli a comando, illuminandoli con la luce. Ce ne parla Vittoria Raffa, Professoressa di Biologia Molecolare del Dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa e coordinatrice del progetto.

Lo scorso novembre, sulla pista dell’Aeroporto dell’Aeronautica Militare di Piacenza San Damiano, una Maserati MC20 Coupé, guidata da un sistema di IA sviluppato dal team AIDA (Artificial Intelligence Driving Autonomous) del Politecnico di Milano, ha raggiunto la velocità record di 285 km/h. Il team detiene anche l’attuale record assoluto di velocità per auto a guida autonoma, ottenuto con una vettura da gara che ha raggiunto i 309 km/h al Kennedy Space Center nell'aprile 2022. Ma a cosa serve sperimentare dei “robo-driver da corsa”? Questi test a velocità elevate permettono di valutare robustezza, stabilità e velocità di reazione dell’AI-driver in situazioni limite, con l’obiettivo di aumentarne la sicurezza nelle situazioni a bassa velocità, tipiche dello scenario di mobilità urbana. Ce lo racconta Sergio Savaresi, Professore di Controllo Automatico presso il Dipartimento DEIB del Politecnico di Milano.

Dopo aver parlato nelle scorse settimane del rapporto tra industria e Big Science in settori quali i grandi telescopi, gli acceleratori di particelle e i laser a Raggi X, e la fusione nucleare, completiamo il cerchio con l’esplorazione dello Spazio. Nonostante il settore spaziale sia in rapidissima evoluzione con l’avvento della cosiddetta Space Economy, progetti scientifici quali le sonde planetarie e i satelliti per lo studio del cosmo rimangono la punta di diamante del processo di “conquista dello Spazio”; una fucina di tecnologie sviluppate in tandem da industria e ricerca, per esperimenti oggi unici nel loro genere, ma che un domani potrebbero trovare applicazione in attività più quotidiane e a fini di lucro: dalla logistica alla robotica, dalle telecomunicazioni al turismo spaziali. Ne parliamo con Barbara Negri, Responsabile Volo Umano e Sperimentazioni Scientifiche dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).

Questa sera parliamo di AUTOTRASPORTI. In particolare, essendo l’elettrificazione dei trasporti pesanti un traguardo ancora lontano, ci dedichiamo ad altre possibili soluzioni, certamente meno definitive ma più abbordabili, che aiutino a decarbonizzare il settore. Parliamo di tante piccole soluzioni, come l’utilizzo del metanolo ricavato da biomassa di materie prime sostenibili, i sistemi di cattura e stoccaggio di CO2 a bordo dei mezzi, i pannelli fotovoltaici e gli algoritmi per pianificare la transizione energetica dei mezzi pesanti. E ne parliamo con l'aiuto di: Matteo Romano, professore di Sistemi per l’Energia e l’Ambiente del Politecnico di Milano; Fabrizio Pirri, Direttore del Center for Sustainable Future Technologies dell’Istituto Italiano di Tecnologia; Marco Masoero, professore di Fisica Tecnica Industriale al Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino; Marialisa Nigro, professoressa di Trasporti all’Università degli Studi Roma Tre.

Se c’è un grande laboratorio scientifico che tutti conoscono, questo è il CERN: il più grande acceleratore di particelle del mondo, un anello di 27 Km vicino Ginevra, al cui interno fasci di protoni vengono accelerati fin quasi alla velocità della luce e fatti scontrare. In effetti, seppure si tratti di infrastrutture pressoché uniche, di acceleratori di particelle in giro per il mondo ce ne sono parecchi. E come altre infrastrutture di ricerca hanno i propri fornitori in industrie altamente specializzate: si va dall’edilizia ai cavi superconduttori, dalle tecnologie del vuoto all’elettronica di potenza. E molte di queste sono Italiane. Basti pensare che, nel caso del CERN, le imprese italiane si aggiudicano bandi per circa una volta e mezzo il valore dell’assegno staccato dal BelPaese al grande acceleratore. Ne parliamo con Mauro Morandin, ricercatore di Fisica delle Particelle e Industrial Liason Officier del CERN.

Quali sono le aziende più performanti nell’aggiudicarsi le commesse del più grande progetto di ricerca sulla fusione nucleare? Tra le infrastrutture di ricerca, le facility dedicate alla ricerca sulla fusione nucleare - il Santo Graal dell’energia - sono tra le più complesse e sfidanti dal punto di vista tecnologico. In queste macchine, per esempio, un gas di idrogeno ionizzato, a oltre 100 milioni di gradi di temperatura, viene mantenuto a pochi centimetri di distanza da potentissimi magneti, che per funzionare hanno bisogno di essere raffreddati fino al oltre 270 gradi sotto zero. Attualmente, vari tokamak (questo il nome dei tipici reattori a fusione a forma di ciambella) sono in costruzione in diverse parti del mondo, grazie a componenti realizzati da industrie altamente specializzate. E’ un settore in cui l’Italia ha oggettivamente un primato. Ce lo racconta Leonardo Biagioni, Responsabile dei Progetti dell’agenzia Europea per la fusione Fusion4Energy.

Dimentichiamoci il microscopio da tavolo con cui a scuola abbiamo imparato a osservare le cellule, colorate con il blu di metilene. Per indagare l’infinitamente piccolo, oggi ci si affida a macchine enormi e altamente sofisticate; microscopi - se così vogliamo chiamarli - lunghi centinaia di metri e finanche chilometri. Infatti, se per vedere le cellule basta illuminarle con la luce di una lampadina, per visualizzare dettagli su scala atomica serve una luce del tutto diversa: più intensa, collimata e coerente, ma soprattutto con una lunghezza d’onda molto più piccola. Serve, in pratica, un laser a raggi X: macchina complicatissima da realizzare, che richiede meccanica di assoluta precisione, materiali superconduttori, tecnologie criogeniche e sensori ultra sofisticati. Tutto questo, per rivelare i dettagli atomici di virus e proteine, scattare immagini tridimensionali del mondo nanoscopico e perfino filmare in tempo reale la reazione chimica tra due molecole. Ce lo racconta An