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GIUGNO-LUGLIO 2019 AUTOMAZIONE OGGI 415 103 transistor e circuiti integrati e, successivamente, con la rivoluzione informatica a partire dagli anni ’70, ai sistemi computerizzati. Con il fiorire delle reti di comunicazione digitali e di Internet l’accento si è spostato sul networking, tanto per quanto riguarda l’espleta- mento delle funzioni di unità meccatroniche a se stanti, quanto per far dialogare più unità meccatroniche tra loro al fine di con- certarne l’azione. Si parla sempre più spesso di sistemi ciberfisici o CPS (Cyber-Physical System), un termine coniato nel 2006 da Helen Gill della National Science Foundation americana e che sta a rappresentare il punto di incontro tra cibernetica (intesa come scienza del controllo e dell’auto-regolazione dei sistemi biologici e artificiali) e mondo fisico. Un sistema ciberfisico combina processi fisici nel mondo reale con calcoli ed elaborazioni che tengono conto di uno o più anelli di retroazione per regolare i parametri di interesse in presenza di stimoli e disturbi esterni. Gli algoritmi di controllo e comuni- cazione possono essere implementati localmente, in calcolatori embedded (eventualmente integrando informazioni provenienti da altri sottosistemi), oppure su sistemi remoti che hanno una vi- sione d’insieme e dispongono della potenza di calcolo necessaria a stabilire la strategia ottimale per la regolazione del sistema nel suo complesso. È possibile, anzi è abbastanza tipico, che vengano adottati entrambi gli approcci contemporaneamente, con il cal- colatore embedded che si occupa di regolare gli aspetti più con- tingenti e immediati, mentre l’intelligenza remota si preoccupa di una supervisione di carattere più generale, o della riprogramma- zione delle funzionalità stesse del sistema. Controllo locale e controllo globale In questo senso un sistema ciberfisico è visto come una rete di sottosistemi meccatronici interagenti, che si interfacciano con il mondo fisico in maniera semiautonoma per mezzo di sensori e attuatori in anelli di controllo locali. Autonomia e modularità sono due qualità sempre più presenti nei moderni sistemi meccatronici. I progressi nel campo del ma- chine learning e dell’intelligenza artificiale, uniti alla disponibilità di sensori di ogni tipo, hanno reso sempre più facile per un si- stema meccatronico adattarsi alle mutazioni dell’ambiente circo- stante in maniera coerente con il conseguimento degli obiettivi globali. Sempre più intelligenti, le moderne unità meccatroniche tendono a incorporare tutto ciò che serve per raggiungere i pro- pri obiettivi locali e si propongono sotto forma di moduli auto- contenuti, in grado di interfacciarsi con altri moduli simili e più in generale con la rete. In un mondo sempre più incentrato sul networking, il compito primario della meccatronica non è più tanto quello di realizzare sistemi autonomi dedicati, quanto quello di fornire i componenti intelligenti per l’assemblaggio di sistemi ciberfisici più com- plessi. Nel caso di un veicolo di ultima generazione, per esempio, i diversi sottosistemi che si occupano di gestire e monitorare il motore, la trazione, il sistema di frenata, le emissioni inquinanti sono componenti meccatronici la cui azione viene coordinata a un livello di astrazione superiore per conseguire determinati obiettivi (la minimizzazione dei consumi, il controllo di crociera, la guida autonoma). A sua volta, il veicolo intelligente può essere visto come parte di un sistema ciberfisico più complesso, come una cella di traffico nella quale gli obiettivi globali siano evitare incidenti e congestioni. L’integrazione con il cloud e l’IoT L’avanzamento tecnologico e l’economia di scala dell’industria dei semiconduttori hanno portato a una riduzione di costi e di- mensioni tali che è oggi possibile integrare sofisticati sistemi di elaborazione, memorie e interfacce di rete nel più umile dei di- spositivi. Anche quando la potenza di calcolo e la memoria sono ridotti al minimo, la presenza di un’interfaccia di rete (in parti- colare wireless) permette anche al più spartano dei dispositivi di attingere alle risorse remote sotto forma di un server web, di un client per la rappresentazione dei dati raccolti, o di una vera e propria piattaforma di cloud computing. Il cloud, in particolare, offre una molteplicità di modalità di con- divisione delle risorse sotto forma di applicazioni (SaaS - Sof- tware-as-a-Service), piattaforme (PaaS - Platform-as-a-Service) e infrastrutture (IaaS - Infrastructure-as-a-Service). La rivoluzione rappresentata dall’Internet delle Cose (IoT e Indu- strial IoT) sta cambiando il modo in cui progettisti e utilizzatori concepiscono, realizzano, configurano, impiegano e aggiornano i sistemi meccatronici. L’accesso alla rete con una connessione a banda larga apre la strada a tutta una serie di opportunità ap- plicative che vanno ben al di là del monitoraggio e del controllo remoto della singola unità meccatronica, o del particolare sistema ciberfisico. Per cominciare, la condivisione dei dati raccolti da tutti i dispositivi dello stesso tipo possono essere utilizzati per elabo- rare strategie di controllo e di ottimizzazione che tengano conto dei diversi scenari incontrati dall’intero parco macchine. Inoltre, i dati diagnostici e le informazioni relative alle modalità di utilizzo Un’unità meccatronica è costituita da attuatori e sensori che interagiscono con il sistema da controllare e da una o più CPU locali che combinano i dati estratti dal mondo fisico con le informazioni provenienti dalla rete