La prima forma conosciuta di Internet è nata negli anni ’80, con il nome di Arpanet. L’idea era quella di avere una rete di server diffusi, ma collegati tra di loro, in modo che fosse possibile trasferire dei dati da un computer all’altro anche senza un collegamento diretto: era il concetto della cosiddetta “ragnatela”, il World Wide Web (WWW), che oggi tutti conosciamo e utilizziamo per navigare da un sito all’altro e che il mondo dei dispositivi smart sfrutta per far funzionare le app su telefoni, tablet e televisori.
Per poter comunicare, ogni computer o dispositivo deve avere un “indirizzo” univoco, chiamato IP (Internet Protocol) Address. Espresso sotto forma di sequenza di numeri intervallati da punti (per esempio 192.168.0.0) permette che i dati raggiungano senza problemi e pressoché istantaneamente la loro destinazione.
Alla fine degli anni ’90, con l’evoluzione tecnologica, si è cominciato a pensare alla possibilità di collegare alla rete non solo i dispositivi più complessi, ma anche semplici oggetti come i sensori che raccolgono i dati, mettendoli in condizione di inviarli anche in modo autonomo verso server remoti. Tra il 2008 e il 2009, il numero di oggetti connessi a Internet ha superato quello degli esseri umani: l’Internet of Things è diventata una realtà.
Con l’espressione Internet of Things – il cui acronimo è IoT – o in italiano Internet delle cose viene indicata la connessione fra oggetti e apparati e la capacità degli oggetti di poter scambiare dati e informazioni fra loro con l’obiettivo di svolgere azioni conseguenti.
L’Internet of Things è un paradigma tecnologico con un potenziale applicativo sconfinato. Può incidere ovunque aumentando la competitività delle aziende, migliorando la qualità della vita negli edifici e nelle città, accrescere l’efficienza energetica….
L’IoT sta diventando pervasivo. In attesa dei dati 2022 che l’Osservatorio Internet of Things della School of Management del Politecnico di Milano sta elaborando, i dati dell’anno precedente dicono che in Italia il mercato è cresciuto del 22 per cento, raggiungendo i 7,3 miliardi di euro. Nel 2019, prima della pandemia, valeva 6,9 miliardi. Gli oggetti connessi attivi in Italia alla fine del 2021 erano 110 milioni, poco più di 1,8 per abitante, con le connessioni IoT cellulari a quota 37 milioni (+9% rispetto al 2020). Le altre tecnologie di comunicazione hanno abilitato 74 milioni di connessioni (+25%).
Questi numeri fanno capire quanto numerosi possano essere i campi di applicazione della tecnologia IoT, destinata a espandersi ulteriormente grazie alla spinta delle reti 5G, che potrebbero essere impiegate anche per la gestione in tempo reale di infrastrutture di trasporto e dialogo in tempo reale con i veicoli.
E poi ci sono le grandi tendenze già consolidate a sottolineare l’importanza dell’IoT, come:
Tutti termini inglesi che ci parlano rispettivamente di fabbriche, città, edifici e assistenza alla persona “intelligenti”.
Oltre alla tecnica fondante del World Wide Web, a consentire la creazione di un ambiente di comunicazione pervasivo come quello che caratterizza l’Internet of Things sono le tecnologie di comunicazione, in particolare quelle a corto raggio.
Inizialmente, ad abilitare l’IoT sono stati i tag RFID (Radio-Frequency IDentification). Questa soluzione si basa sulla memorizzazione di dati in dispositivi elettronici passivi capaci di rispondere a chiamate di prossimità da parte di dispositivi attivi.
L’evoluzione ha poi portato a sistemi più efficienti nella comunicazione, tra cui oggi una parte fondamentale è giocata dallo standard IEEE 802.15.4, che nella sua versione “e” aumenta notevolmente l’affidabilità dei collegamenti in radiofrequenza e l’efficienza energetica. Integrare questa tecnologia in architetture basate sul protocollo IP, permette di far dialogare i singoli dispositivi con i nodi della rete.
Per la connettività, abbiamo visto come in Italia la parte del leone sia giocata da sistemi di comunicazione diversi da quello cellulare. In questo contesto, va evidenziata la crescita dalle reti LPWA (Low Power Wide Area), che tra il 2020 e il 2021 sono raddoppiate, passando da uno a due milioni. L’utilizzo di questi sistemi consente di alimentare i singoli dispositivi anche a batteria, semplificandone l’utilizzo in ambienti dove l’accesso alla rete elettrica non è di semplice realizzazione. Basso costo e grande raggio d’azione (fino a 10 chilometri in ambienti aperti) ne stanno decretando il successo.
L’Internet of Things ha innumerevoli campi di applicazione. Alcuni li abbiamo citati qui sopra (Smart Factory, Smart City, Smart Building, Assisted Living), ma molti altri sfruttano la capacità dei dispositivi periferici di raccogliere dati, trasmetterli, riceverli e talvolta elaborarli. Basti pensare alla sanità, dove dispositivi di supporto vitale aiutano medici e personale a monitorare lo stato di salute dei pazienti anche da remoto; oppure alla videosorveglianza, capace di inviare alert a distanza in caso di intrusione.
Agricoltura e zootecnia hanno grandi potenzialità applicative, così come tutto il settore dei trasporti. In questo caso, si va “banalmente” dai veicoli connessi, a loro volta ricchi di sensori locali, fino ai sistemi di trasporto pubblico intelligente. IoT e tecnologie 5G dovrebbero poi avvicinarci al sogno della guida autonoma.
Quando si entra nel settore degli edifici e delle infrastrutture si comincia a parlare anche di Smart Metering (contatori che rilevano i consumi e lo stato di salute della rete), di monitoraggio remoto (SHM, Structural Health Monitoring), di rilevazione degli eventi avversi e molto alto ancora. Insomma, non esiste limite all’applicazione dell’Internet of Things che non sia la fantasia di chi mette a punto un sistema o una soluzione di questo tipo.
In questo settore convivono più ambiti applicativi. Negli ultimi anni l’elettronica nell’auto ne è diventata il componente vitale, ancora più del motore (che di suo attraversa la fase di transizione da endotermico a elettrico). Spostando il focus dalle prestazioni all’affidabilità e al comfort, si sono generate due esigenze:
Il tutto, poi, connesso con la casa madre tramite connettività cellulare per raccogliere da remoto dati utili a una manutenzione proattiva e al miglioramento del prodotto.
In tutto questo non va trascurato l’apporto dei sistemi di sicurezza attiva e passiva, così come quello degli ADAS (Advanced Driver Assistant Systems, sistemi avanzati di aiuto alla guida), che comprendono per esempio la frenata di emergenza, il mantenimento della corsia o il regolatore di velocità adattativo.
Grazie all’Internet of Things, i veicoli saranno sempre più connessi e in prospettiva potranno dialogare non solo con i server del costruttore, ma anche con gli altri veicoli (V2V, Vehicle-to-Vehicle) o con l’infrastruttura stradale (V2I, Vehicle-to-Infrastructure).
Questo dovrebbe permettere di passare da un livello di guida autonoma di Tipo 2 (già raggiunto dalle attuali vetture, che si possono occupare di gestire accelerazione, frenata e – parzialmente – acceleratore, ma dove il controllo è nelle mani del guidatore) a un livello di Tipo 4 o 5, in cui il veicolo non richiede alcun intervento umano.
Infine, c’è il tema delle auto elettriche, che non avranno solo la possibilità di accumulare energia per i loro spostamenti, ma anche di cederla alla rete (V2G, Vehicle-to-Grid) o alla propria abitazione (V2H, Vehicle-to-Home) in base alle necessità e alle abitudini di utilizzo. Per esempio, in caso di interruzione elettrica dovuta a un guasto della rete, il veicolo potrebbe fornire energia alla casa, mentre se non utilizzato potrebbe restituire alla rete l’energia accumulata ma non necessaria.
Di Smart City si parla da una dozzina d’anni. Una città può definirsi “intelligente” quando sviluppo economico sostenibile e qualità della vita vengono assicurati da investimenti in infrastrutture moderne, siano esse quelle per le comunicazioni, per i servizi o per i trasporti. Chiaro quindi che il ruolo dell’Internet of Things è determinante per tutti questi ambiti. Gli esempi applicativi sono innumerevoli.
L’argomento Smart Metering lo affrontiamo poco più avanti, ma ci sono altre situazioni in cui l’IoT assume una valenza importante. Sopra a tutto ci sono le Smart Grid, ovvero le reti di distribuzione dell’energia, del gas e dell’acqua, che non sono solo legate al monitoraggio dei consumi, ma anche – soprattutto quella elettrica – al bilanciamento delle risorse e al controllo remoto degli impianti.
Un esempio interessante è quello dei pali della luce smart. Certo, si accendono e si spengono in base alle condizioni di luminosità locale, ma possono offrire servizi di connettività Wi-Fi, raccogliere e trasmettere informazioni meteo e sulla qualità dell’aria e, come evoluzione più recente, diventare delle colonnine per l’erogazione dell’energia ai veicoli elettrici. Una soluzione di questo tipo consente di ridurre i costi di installazione e gestione dell’infrastruttura e di rendere più capillare l’erogazione dei servizi.
Altri esempi sono quelli della raccolta dei rifiuti, con cestini e cassonetti che possono avvertire quando sono pieni e segnalare eventuali anomalie, della gestione dei parcheggi con segnalazione remota della disponibilità di posti, del controllo della viabilità con semafori intelligenti. Anche il trasporto pubblico può essere ottimizzato segnalando ai passeggeri dislocazione dei mezzi, tempi di attesa, grado di riempimento, sospensioni temporanee del servizio e altro ancora. Come, per esempio, la gestione elettronica e automatizzata dei titoli di viaggi.
Questo è l’ambito, insieme a quello degli autoveicoli, con cui le persone hanno forse maggiore familiarità, non fosse altro che per la sempre più insistente presenza di assistenti digitali come Amazon Alexa e Google Assistant. Ma queste sono solo le “piccole” cose visibili e utilizzabili: non solo altoparlanti smart, ma anche controllo della domotica (luci e imposte) e sistemi di sicurezza, con videocamere e sensori in grado di avvertire in caso di intrusione o problemi.
In un periodo in cui i costi energetici sono sotto i riflettori per i rincari che hanno colpito duramente, i sistemi di gestione intelligente del riscaldamento fanno egregiamente la loro parte, imparando dalle nostre abitudini, rilevando la presenza in casa o ufficio delle persone e ottimizzando i consumi.
L’importanza dell’IoT nella Smart Home è evidenziata dalla ricerca del Politecnico di Milano, che ha registrato nel 2021 una crescita del 29%, arrivando a un valore di 650 milioni di euro (11 euro per abitante). Con questo risultato si sono superati i livelli pre-pandemici, dato che nel 2019 questo mercato valeva 530 milioni di euro.
Un’altra delle applicazioni più conosciute dell’Internet of Things è lo Smart Metering, che comprende le soluzioni per la lettura e la gestione remota del contatore di energia elettrica, gas e acqua. L’adozione di un moderno sistema di acquisizione dati da remoto permette in primo luogo di ridurre i costi legati alla raccolta delle informazioni relative ai consumi degli utenti e poi evita di generare bollette con valori presunti e non effettivi, che portano spesso a sgradevoli (e inaspettati) conguagli.
Sul fronte elettrico, l’Italia è stata uno dei primi paesi europei ad adottare il contatore intelligente, a partire dal 2001, e la sua seconda generazione ha ulteriormente migliorato le prestazioni del sistema. La connessione per la trasmissione dei dati può avvenire in modalità PowerLine, dialogando con gli apparti distribuiti sul territorio, o con connessioni cellulari e terrestri per gestire il dialogo direttamente con il back-office.
In anni più recenti, a partire dal 2008 per i contatori di maggiore portata e dal 2013 per quelli per usi domestici, lo Smart Metering è stato adottato anche nella distribuzione del gas. In questo caso la comunicazione può avvenire punto-punto, di solito su rete di telecomunicazione pubblica, o punti-multipunto, utilizzando un concentratore e con la comunicazione sulla radiofrequenza di 169 MHz.
Nelle reti idriche si è un po’ più indietro, con uno dei progetti più grandi in Italia, partito nel 2021 in Puglia, che prevede la sostituzione di un milione di contatori nell’arco di dieci anni. Sarebbe però interessante vedere un’accelerata a livello nazionale, perché nel caso dell’acqua il beneficio aggiuntivo sarebbe quello di individuare più facilmente le perdite che affliggono i nostri sistemi di distribuzione.
Questo è un settore ricco di spunti e che raccoglie grande interesse. Se all’inizio si parlava solo di Smart Factory, il massiccio ricorso all’Internet of Things ha portato all’Industrial IoT, che vede una perfetta convergenza tra le tecnologie operative, presenza storica nelle fabbriche, e quelle dell’Information Technology.
L’unione di questi due mondi ha portato ad affiancare alla Smart Factory anche lo Smart Lifecycle, che permette di migliorare i processi di sviluppo dei nuovi prodotti attraverso la raccolta sistematica dei dati provenienti dai dispositivi connessi, e della Smart Logistics, per gestire la sicurezza e la movimentazione delle merci e per controllare le flotte.
Un’indagine portata avanti nell’ambito dell’Osservatorio Internet of Things e che ha coinvolto 95 grandi aziende e 302 piccole e medie imprese (PMI) italiane ha evidenziato che la percentuale di aziende che ha incrementato il budget dedicato a queste iniziative (36% grandi aziende, 40% PMI) è superiore rispetto alla quota di imprese che lo ha ridotto (31% grandi imprese, 23% PMI). Rimane comunque un gap notevole tra le grandi organizzazioni e quelle medio-piccole: il 96% delle prime dichiara di conoscere le soluzioni IoT per l’Industria 4.0, mentre solo il 46% delle PMI ne ha sentito parlare.
Come abbiamo visto, il fenomeno dell’Internet of Things ha raggiunto un’enorme diffusione, con una maturità piena che non è ancora arrivata (né potrebbe esserlo) vista la veloce evoluzione tecnologica che corre in tutti gli ambiti applicativi.
Il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) prevede molti investimenti in ambiti dove l’IoT può giocare un ruolo chiave, stanziando quasi 30 miliardi di euro di risorse complessive. Di questi, 14 miliardi sono per la Smart Factory e quattro per l’Assisted Living, in particolare per la telemedicina.
Il resto dei fondi è suddiviso in numerose voci, che vanno dalla rigenerazione urbana alla gestione del rischio di alluvione ed idrogeologico, da una rete idrica più digitale ai temi di efficienza energetica e sostenibilità sul fronte degli Smart Building.
Una parte degli investimenti è poi destinata alle Smart Grid. Il PNRR prevede anche fondi indirettamente legati alle tecnologie Internet of Things, per consolidarne l’infrastruttura abilitante: quasi 7 miliardi di euro per le reti ultraveloci (banda ultra-larga e 5G), 8,4 miliardi destinati al rinnovo di mezzi di trasporto collettivo e 4,8 miliardi per la digitalizzazione della logistica.
Insomma, l’interesse è alto, le aziende sono pronte, i fondi ci sono: tutto parla ancora a favore di un grande sviluppo dell’Internet of Things. E comunque è certo che dall’IoT passerà una buona fetta dell’innovazione che vedremo nei prossimi anni.
