Droni sopra Torino

Al Politecnico di Torino l’intelligenza artificiale viene applicata a tecnologie innovative che faranno presto parte della nostra vita di tutti i giorni: i droni.

Gli algoritmi di apprendimento automatico serviranno a controllare il loro percorso per aumentare la sicurezza dei cittadini, in un progetto che è valso al Politecnico un finanziamento di Amazon, il quale, in un futuro molto vicino, utilizzerà proprio i droni per le sue consegne.

Dal percorso più breve a quello più sicuro. Il tema della sicurezza si lega sempre di più a quello dei droni, adesso che, anche in Italia, sono sempre più usati, sia a scopi ricreativi che commerciali, o guardati con interesse da chi si occupa di logistica e spedizioni. “From shortest to safest path navigation” (dal percorso più breve a quello più sicuro, appunto) è anche il titolo del progetto di ricerca del Politecnico di Torino basato sull’applicazione di tecniche di intelligenza artificiale per il volo dei droni in sicurezza. Il progetto è stato l’unico in Italia ad essere stato finanziato da Amazon nel 2019, vincendo uno dei grant messi in palio dagli Amazon Research Award.

Amazon punta a consegnare gli acquisti di quei clienti che sceglieranno Amazon Prime Air in trenta minuti al massimo. E non sarà l’unico: negli states sono molte le aziende hanno portato avanti la stessa strategia: secondo la Federal Aviation Admnistration (FAA) sono registrati per scopi commerciali oltre mezzo milione di droni. Alla fine di agosto è arrivato l’ok dalla FAA avvicinando la data del lancio del nuovo servizio Amazon, almeno oltreoceano, che porterà a Jeff Bezos ulteriori guadagni. Amazon ha anche investito molto su Amazon Prime Air: i primi test sono stati avviati nel 2013, assicurandosi nel frattempo collaborazioni anche con il mondo dell’accademia.

Amazon ha messo a disposizione del Politecnico di Torino 100 mila dollari, per individuare non solo il percorso più breve che un drone possa effettuare, ma anche il più sicuro. “Nei nostri laboratori siamo già in grado di calcolare le mappe di rischio di diverse aree, principalmente urbane, per stabilire quale sia la rotta che comporta il minimo rischio” spiega Stefano Primatesta, post-doc al Politecnico di Torino. “Con il finanziamento di Amazon puntiamo a stimare queste mappe in maniera più efficiente, attraverso tecniche di IA”.

Primatesta lavora al DIMEAS, il Dipartimento di Ingegneria e Meccanica Aerospaziale, che collabora anche con il Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (DET) del Politecnico. Primatesta è uno dei ricercatori del team vincitore del grant di Amazon. Coordinato da Alessandro Rizzo, professore associato al DET, il gruppo di ricerca coinvolge, oltre a Primatesta, anche Francesco Parino, dottorando, e vede la collaborazione dei professori Marina Indri (DET) e Giorgio Guglieri (DIMEAS).

“Al momento calcoliamo le mappe di rischio a cose e a persone attraverso dei modelli matematici standard, tenendo conto di diversi fattori: dalla densità della popolazione al così detto sheltering factor, il fattore di protezione dato dagli edifici presenti sul territorio, e la presenza di ostacoli” continua Primatesta, che spiega anche i limiti di questo approccio: “Questi modelli sono strettamente vincolati ai dati della città per i quali sono sviluppati”. Per poter calcolare la mappa di rischio di una città servono dati, “dati aperti”, che non sempre vengono messi a disposizione dalle municipalità.

Eppure lo studio dei droni all’interno del Politecnico è legato a diversi ambiti di applicazione, non solo a quello della logistica. “Si stima che l’uso dei droni in ambienti urbani sarà sempre più massiccio nei prossimi anni” dice Primatesta. Il Politecnico lavora a diversi progetti, soprattutto nell’ambito della sorveglianza: collabora con la Polizia Municipale di Torino, che è una delle prime unità in Europa ad essersi dotata di droni, e ha recentemente avviato un progetto finanziato dall’Agenzia Spaziale Europea in partenariato con Telespazio e Tim, per sfruttare le potenzialità della rete 5G. Lo spazio impiegato è quello del DORALab, un’area abilitata da ENAC per il volo dei droni, dove poter effettuare le operazioni di testing.

Ma cosa comporta l’utilizzo dell’intelligenza artificiale (IA) nella pianificazione delle missioni di volo autonomo dei droni? Nel lo specifico, Primatesta sta lavorando a un modello neurale in grado di calcolare le mappe di rischio a partire da immagini satellitari e aeree del territorio urbano. I modelli neurali sono così chiamati perché la loro architettura ricorda quella dei neuroni del cervello. Così come altri approcci di apprendimento automatico questi modelli vengono addestrati a eseguire un certo compito a partire da dati specifici, di cui si conosce l’esito, per essere poi applicati su dati completamente nuovi ed effettuare predizioni. “L’AI – spiega Primatesta – perette così di generalizzare. Il modello addestrato ad esempio utilizzando le immagini aeree di Torino, può essere impiegato anche su altre città: Il percorso più sicuro che il drone dovrà percorrere – conclude il ricercatore – potrà essere calcolato potenzialmente per tutte le città del mondo”.