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COGITO – Sistema Dinamico E Cognitivo Per Consentire Agli Edifici Di Apprendere Ed Adattarsi

Il progetto è finanziato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR). (ARS01_00836)

L’obiettivo è quello di integrare l’IoT (Internet of Things) con i sistemi dinamici cognitivi (SDC) per una migliore gestione degli edifici pubblici e residenziali. Lo scopo è quello di condurre una rigenerazione urbana ridefinendo gli ambienti di vita attraverso soluzioni tecnologiche innovative in grado di migliorare la qualità della vita delle persone.

COGITO è stato concepito per andare oltre il concetto di Smart Building Automation Systems (SBAS), superando il modello tradizionale di gestione degli edifici basato su analisi e azioni “a posteriori”, o con l’analisi di dati storici legati ad esempio alla gestione di risorse come l’uso di energia, il consumo di acqua, il tasso di occupazione dello spazio e quindi agire.

Il progetto è nuovo perché utilizza il nuovo paradigma del calcolo fog/edge computing per creare un sistema IoT cognitivo embedded. Secondo questo approccio, gli oggetti cognitivi (sensori, attuatori, controller, telecamere, ecc.) possono comunicare tra loro e con il Cloud. Inoltre, dispongono di processori a bordo per eseguire algoritmi cognitivi a livello locale secondo un approccio di analisi sull’edge. Tutto ciò consente di analizzare localmente i dati, estrarre informazioni che possono essere tradotte immediatamente in azioni o raccomandazioni, oppure possono essere trasferite a un livello concettuale più alto che offre uno strato computazionale in cui si prende una decisione valutando le informazioni globali.

Con l’utilizzo di oggetti cognitivi non è più necessario utilizzare algoritmi basati su regole, ma tutta la complessità della gestione delle informazioni viene trasferita ad algoritmi cognitivi che elaboreranno le informazioni secondo un approccio data-driven. In tal caso, gli utenti sono impegnati solo nella definizione delle caratteristiche dei dati grezzi che ritengono possano avere informazioni rilevanti, quindi le funzionalità e le azioni da intraprendere vengono apprese automaticamente. I sistemi di apprendimento automatizzato, basati su un approccio data-driven, sono eccellenti per analizzare dati di grandi dimensioni come quelli prodotti da un gran numero di sensori.

L’utilizzo dell’IoT cognitivo introduce una rivoluzione nei sistemi di automazione degli edifici, dove l’architettura decentralizzata consente di effettuare l’analisi dei dati ai margini della rete. Questo approccio fornisce intelligenza e reattività in tempo reale nelle operazioni di controllo. Allo stesso tempo, è possibile ridurre l’utilizzo della larghezza di banda poiché si evitano comunicazioni pesanti. L’attuale tecnologia di elaborazione fornisce effettivamente processori embedded a basso costo e ad alto risparmio energetico che possono essere utilizzati per l’analisi dei dati all’interno del sensore stesso. Con questo approccio, i dati inviati alla rete possono essere semplicemente il risultato finale di un’analisi effettuata, che avrà un volume minore e consentirà tempi di risposta più brevi.

I risultati attesi del progetto riguardano lo sviluppo di servizi cognitivi innovativi in grado di garantire la gestione degli edifici attraverso una piattaforma unificante applicando la tecnologia basata sui dati all’ecosistema dell’automazione degli edifici. Le soluzioni proposte guideranno verso il futuro dei sistemi di automazione degli edifici. Caratteristica fondamentale è la possibilità di prendere in considerazione implicitamente le esigenze e le preferenze degli occupanti attraverso un “modello di oggetti cognitivi” in grado di sfruttare anche i vantaggi legati all’utilizzo di dispositivi IoT dotati di capacità computazionali che consentono di supportare potenti ed efficaci analisi on-the-fly.

I nuovi servizi renderanno gli edifici in grado di analizzare l’utilizzo dello spazio, migliorare il comfort degli occupanti e rappresentare automaticamente la gestione intelligente dell’intero sistema.

Gli oggetti cognitivi sono oggetti complessi che trarranno vantaggio da tecnologie hardware innovative e algoritmi software cognitivi avanzati. Verranno valutati nuovi dispositivi embedded e/o processori dedicati (ad esempio, Intel Movidius, NVIDIA Jetson Nano, Raspberry PI 3) per supportare l’esecuzione di algoritmi cognitivi. L’utilizzo di tali dispositivi consentirà lo sfruttamento di una potenza di calcolo “locale” che consentirà l’elaborazione di dati vicini a fonti di dati al fine di creare un ambiente di calcolo fog/mist a bassa latenza.

Gli edifici, incorporando le tecnologie cognitive, aumenteranno il valore dei servizi offerti rendendoli più efficaci, più economici, più sicuri, più veloci e più distintivi. La nuova tecnologia di comunicazione 5G, che sarà testata per la realizzazione di un dimostratore nella città di Matera, porterà significativi miglioramenti delle prestazioni a supporto dei servizi cognitivi negli edifici.

Obiettivi

L’obiettivo generale del progetto è quello di proporre un “framework cognitivo” aperto, accessibile, interoperabile e replicabile, che crea un’infrastruttura intelligente per la supervisione e il controllo di tutti i dispositivi e oggetti in un edificio, tenendo conto della presenza e del comportamento delle persone e attuare azioni cognitive per ottimizzare i consumi energetici, migliorare la sicurezza delle persone e delle strutture e favorire l’invecchiamento attivo delle persone, condividendo dati e decisioni secondo un principio di coinvolgimento attivo e inclusivo dei cittadini.

Il framework attraverso la presenza di oggetti cognitivi e sociali dislocati nell’edificio consentirà di apprendere comportamenti e abitudini di ciascun utente al fine di anticiparne le esigenze e supportarlo nelle attività quotidiane attraverso decisioni personalizzate.

COGITO è articolato in sette Obiettivi Realizzativi:

• OR1- Realizzazione di un framework di cognitive IoT per la gestione efficiente degli edifici;
• OR2 – Gestione intelligente del sistema edificio-impianto per l’efficienza energetica e la qualità indoor;
• OR3 – Gestione Efficiente dell’utilizzo degli ambienti interni ed esterni dell’edificio;
• OR4 – Audio/video edge analytics per la sorveglianza e il controllo di accessi;
• OR5 – Gestione fisica degli edifici e interventi in caso di danni;
• OR6 – Sperimentazione in siti reali: Dimostratore Città di Rende (CS);
• OR7 – Sperimentazione in siti reali: Realizzazione Dimostratore Città di Matera.

Partnership

Università della Calabria – UNICAL (Lead Partner); Consorzio SI-LAB; Attuatore: Consiglio Nazionale delle Ricerche – ICAR-CNR; Attuatore: OMNIA ENERGIA SpA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile – ENEA; Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria – UNIRC; Università degli Studi della Basilicata – UNIBAS; Consorzio Universitario di Economia Industriale e Manageriale – CUEIM; Azienda Territoriale per l’Edilizia Residenziale Pubblica della Calabria – ATERP Calabria; SCAI Lab srl; Telecom Italia SpA; SITE SpA; Digimat srl; DS Tech srl; SMARTS srl

Finanziamento: MIUR – PON Ricerca e Innovazione 2014-2020 e FSC, Azione II. 2 Cluster Tecnologici,

Area di specializzazione: Tecnologie per gli Ambienti di Vita

Codice progetto: ARS01_00836

Finanziamento totale: 8.585.926 Euro

Quota ICAR: 1.100.000 Euro

Ambito applicativo: IoT & Cyber-Physical Systems

Data inizio: 1 settembre 2018

Data fine: 31 ottobre 2021

 

Responsabile del progetto: Giandomenico Spezzano, ICAR-CNR
Mail: giandomenico.spezzano@icar.cnr.it

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