Con i fondi del PNRR nasce WICO: la piattaforma di Continuous Intelligence per il monitoraggio dell’acqua della Toscana
Il progetto WICO, che vede Spindox come partner tecnologico per l’intelligenza artificiale, riceve il via libera formale da parte del Ministero delle Imprese e del Made in Italy (MIMIT) per l’accesso ai fondi previsti dal PNRR. Tale contributo servirà a finanziare lo sviluppo di una piattaforma di supporto alle decisioni con largo impiego di tecniche di intelligenza artificiale. Spindox svilupperà una piattaforma di Continuous intelligence per il monitoraggio delle acque destinate al consumo umano. Il sistema sarà destinato all’acquedotto del Basso Valdarno, che serve oltre 800mila cittadini.
Intelligenza Artificiale per il monitoraggio dell’acqua destinata al consumo umano
Il progetto WICO (Water Quality Innovative COntrol by Artificial Intelligence) si pone l’obiettivo di creare una piattaforma di Continuous intelligence di monitoraggio delle acque destinate al consumo umano, che riesca a indicare in tempo reale l’insorgere di eventuali anomalie e possa funzionare da sistema di allarme rapido in caso di insorgenza di situazioni non previste (ad esempio causate da guasti, incidenti, rotture ecc.), nell’ottica di garantire la massima sicurezza per gli utenti consumatori dell’acqua destinata al consumo umano e una gestione ottimizzata da parte dei gestori del servizio idrico.
La piattaforma intelligente di monitoraggio dell’acqua si comporrà di due elementi principali: una rete diffusa di sensori multiparametrici installata lungo l’acquedotto, in grado di fornire in tempo reale un’impronta della qualità delle acque destinate al consumo umano; un sistema di intelligenza artificiale in grado di analizzare in tempo reali le informazioni provenienti dalla rete diffusa di sensori per interpretarne i segnali in maniera globale e unitaria e segnalare precocemente eventuali situazioni anomale. Il sistema sarà validato con il contributo di un’azienda che gestisce il servizio idrico integrato in Regione Toscana per una popolazione di oltre settecentomila abitanti.
Il progetto WICO, iniziato ad aprile 2023, è attualmente in corso e si prevede di terminarlo entro marzo 2026. Il gruppo di ricerca Spindox principalmente coinvolto elle attività è quello che fa capo ad aHead Research il team che sviluppa e realizza soluzioni basate su Intelligenza Artificiale, sia per progetti interni che per partner e clienti.
Spindox svilupperà una piattaforma di Continuous intelligence per il monitoraggio delle acque destinate al consumo umano e la rilevazione di Early Warning, in caso di insorgenza di situazioni non previste (es., causa guasti, incidenti, rotture, ecc.) In particolare, la piattaforma si occuperà di raccogliere i dati misurati dai sensori e abilitare l’esecuzione di algoritmi di calcolo basati su Artificial Intelligence rendendo consultabili i risultati tramite una web user interface che supporti gli utenti nell’identificare anomalie presenti o previste.
Gli algoritmi di Artificial Intelligence permetteranno l’analisi batch e real-time dei segnali temporali multidimensionali (es., serie storiche multi-sensore, dati fotogrammetrici, immagini) e supporteranno il processo di monitoraggio real-time delle acque destinate al consumo umano, sfruttando tecniche di anomaly/outlier detection per l’identificazione preventiva dell’insorgere di situazioni di pericolo (Early Warning System). In particolare, saranno impiegati algoritmi per la previsione di serie storiche, analisi di correlazione tra segnali multidimensionali (es., serie storiche correlate a dati provenienti da sensoristica spettrofotometrica), change point analysis (es., punti di cambiamento nel comportamento di un segnale) e identificazione di slow trend changes.
L’analisi di correlazione di segnali multidimensionali sarà supportata dall’uso di reti neurali innovative come le Temporal Convolutional Networks che si sono rivelate estremamente efficaci in questo tipo di contesto. Inoltre, questi modelli avanzati saranno supportati, seguendo un approccio multi-modello (come, ad esempio, strategie ensemble), da modelli come Random Forest, Support Vector Machine, Vanilla Neural Networks e Decision Trees. L’uso di questi modelli o di una combinazione di essi è in grado di estrarre nuove dipendenze altamente complesse e non lineari tra le variabili, permettendo di sfruttare l’integrazione di dati provenienti da un ventaglio ampio ed eterogeneo di sensori.
Lo sviluppo della piattaforma seguirà il paradigma ASD (Agile Software Development) in modo tale da sviluppare subito un “proof of concept prototype” che possa evolvere nel tempo con rilasci continui in modo tale da i) poter percepire in fase già esecutiva la bontà di quanto verrà progettato successivamente e ii) per interagire con le attività gestite dagli altri partner di progetto. In particolare, gli artefatti – prototipi iniziali – verranno condivisi ad ogni iterazione di sviluppo attraverso una piattaforma di collaborazione che opererà per allineare ad ogni iterazione i risultati intermedi all’intero sviluppo, garantendo un’integrazione efficace ed efficiente dei moduli di IA all’interno della piattaforma.
Il grado di innovazione del sistema che si sta sviluppando è molto elevato e contribuirà a rendere positivamente distinguibili i nuovi servizi che Spindox si propone di mettere a punto per poterli successivamente vendere sul mercato. L’architettura logica permetterà di implementare il sistema di monitoraggio delle acque permettendo il facile inserimento di moduli di IA garantendo il rilevamento di anomalie e di previsioni in tempo reale su dati di serie temporali provenienti da sensori in un contesto Big-Data Analysis. L’insieme della piattaforma di Continuous intelligence con la rete diffusa multi-sensore si declina per essere un nuovo prodotto per il mercato. Ad oggi, l’offerta Spindox include la vendita di prodotti e/o servizi SaaS basati su questi prodotti, che operano singolarmente o in modo integrato ma mai in forma così strutturata e supportata da sensoristica.
Con questo progetto si apriranno nuovi spazi su mercati attualmente poco presidiati, con l’obiettivo di raggiungere elevati volumi proponendo un approccio innovativo e particolarmente performante.
I partner del progetto WICO
Il progetto è ammesso formalmente dal Ministero delle Imprese e del Made in Italy ai finanziamenti previsti dal PNRR nell’ambito della Missione 4 (Istruzione e ricerca), Componente 2 (Dalla ricerca all’impresa). Il progetto (protocollo n. 227, Avviso Pubblico Accordi per l’Innovazione DM 31/12/2021 – I sportello), vede Spindox nel ruolo di partner tecnologico e coinvolge altri quattro attori: IBF-CNR, Archa, Acque, Dielectrik. Il totale dell’investimento dei cinque partner è pari a 5.929.642,50 euro, cui corrisponde un’agevolazione totale di 2.848.716,12 euro, di cui 1.075.079,06 euro a fondo perduto per Spindox.
Spindox lavorerà con la sede di Pisa dell’Istituto di Biofisica del CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), il centro di ricerca privato e capofila del progetto Archa, il gestore della rete idrica in Toscana Acque e l’azienda di sviluppo della sensoristica Dielectrik.
- ARCHA: capofila del progetto, centro ricerca privato che svolge attività di ricerca industriale e di consulenza tecnologica per l’innovazione delle imprese.
- Dielectrik: azienda che sviluppa e produce elettronica innovativa di diverso genere e in vari settori della ricerca e della tecnica.
- Acque: azienda che gestisce il servizio idrico integrato del Basso Valdarno, che comprende una popolazione di circa 800.000 abitanti in 55 comuni delle province di Firenze, Lucca, Pisa, Pistoia, e Siena.
- CNR-Istituto di Biofisica: L’Istituto di Biofisica è uno degli Istituti del Dipartimento di Scienze fisiche e tecnologie della materia del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Riunisce biochimici, biologi, chimici, fisici e matematici; il suo punto di forza è rappresentato dalle competenze multidisciplinare e dall’approccio interdisciplinare alle varie tematiche di ricerca che coprono argomenti complementari ad ampio raggio.
L’immagine di copertina è a solo scopo illustrativo e non rappresenta un prototipo di Wico.
