AS_01_2021

Automazione e Strumentazione Gennaio/Febbraio 2021 SCENARI primo piano 33 rogeneo di dispositivi. Anche l’altro approccio, detto More Moore, applicato nelle tecnologie più tradizionali, richiede avanzamenti, soprattutto per garantire la sempre maggiore integrazione richie- sta dai sistemi di elaborazione e di rete. La Transizione Digitale deve cogliere le possibi- lità offerte da questi diversi modelli di sviluppo che peraltro convergono nell’aprire costante- mente nuove prospettive nel campo dei compo- nenti per la gestione della potenza e dell’energia, dei sistemi micro- e nano-elettromeccanici, dei materiali organici e/o compostabili anche inseriti in sistemi energeticamente autonomi e delle reti di sensori intelligenti per il mondo dell’Internet delle cose e delle persone, della fotonica e della radio e iper-frequenza. Sono tutti contenuti dell’articolazione numero 4 che potenzia la ricerca indirizzata ad “aggiun- gere, a valle di processi convenzionali, fasi di fabbricazione e packaging eterogenei , per inter- facciare componenti tradizionali con materiali e dispositivi innovativi ( smart device ), quali ad esempio metamateriali, materiali bidimensio- nali, smart skin , materiali a conduzione mista ionica-elettronica, polimeri organici e grafene. L’integrazione di dispositivi ottici e fotonici con processori, memorie, Networks-on-Chip o elettronica di controllo, anche attraverso uso di software di base specificatamente rivolto alla gestione di reti IoT veloci e sicure, è fondamen- tale sia per superare gli stringenti limiti di banda e consumo, sia per abilitare nuove generazioni di sensori integrati, ottici e in fibra”. Un enorme potenziale di innovazione è quello dei sensori intelligenti e connessi, anche su substrati flessibili e/o biocompatibili, e quello dei già citati dispositivi elettromeccanici e ottici su s cala micro e nano (Mems, Nems, Moems) anche alla base di biochip e Lab-on-Chip . Ambiti quali automo- tive, I4.0 e Smart Grid richiedono dispositivi e circuiti elettronici di potenza basati su semicon- duttori ad alto bandgap per il risparmio energe- tico, l’aumento delle prestazioni, l’integrazione e l’ottimizzazione dell’uso delle fonti rinnovabili ( energy harvesting, power handling). Lo sviluppo degli ambiti IoT, IoP, 5G e succes- sivi richiede inoltre circuiti integrati analogico- digitali ad alta efficienza energetica, nonché cir- cuiti monolitici a microonde e onde millimetriche a bassa cifra di rumore e antenne attive. Circuiti analogici low noise sono necessari nell’elabora- zione di segnali da sensori e rivelatori in svariati ambiti applicativi tra cui la strumentazione d’a- vanguardia per laboratori di ricerca. “La complessità dei Cyber Physical Systems e dei sistemi software evolve con ritmo anche supe- riore a quello dei microprocessori e delle reti di nuova generazione. Questo motiva lo sviluppo di metodologie e strumenti per la progettazione software guidata da modelli, per la configura- zione automatica e adattiva, per l’automazione del testing e la correzione. Risulta fondamentale investire in nuovi ambienti cooperativi di sup- porto alla progettazione, con particolare riferi- mento alle problematiche real-time/just-in-time”. Reti di sistemi intelligenti L’ultima articolazione parte dall’esigenza di definire infrastrutture IT ad alte prestazioni, sicure, con accesso pervasivo ad alta velocità; ciò richiede la convergenza di telecomunicazioni e tecnologie dell’Informazione in un’unica infra- struttura integrata, portando a compimento la visione dell’ ecosistema 5G . “A tal fine, si rende necessario lo sviluppo di innovativi sistemi di antenne intelligenti, l’otti- mizzazione di reti integrate terrestri e satellitari e la coesistenza, cooperazione e integrazione con altri sistemi di comunicazione radio e ottici”. Le reti di telecomunicazioni devono quindi evol- vere verso piattaforme integrate in grado di offrire servizi di diversa natura, in modo dinamico, effi- ciente e sostenibile sia dal punto di vista econo- mico che ambientale. “Vanno sviluppati ambienti software di gestione e controllo che permettano alle architetture di rete di evolvere secondo i paradigmi di virtualizzazione delle risorse e fun- zionalità in modo automatico e dinamico. Sotto la supervisione di Hypervisor, elementi di rete e terminali devono cooperare per fornire le neces- sarie risorse di calcolo e storage , secondo i prin- cipi di Edge/Fog Computing , anche per poter raccogliere e gestire al meglio le informazioni di contesto necessarie all’ottimizzazione dinamica dei sistemi di rete”. L’infrastruttura di rete dovrà poi garantire ade- guata capacità di calcolo locale dei dati e un livello elevato di sicurezza, anche attraverso approcci di Machine Learning e tecniche di crittografia basati sui principi della Physical Layer Security . Oltre a una adeguata infrastruttura di rete, la Transizione Digitale deve contare su grandi cen- tri di calcolo in grado di affrontare le simulazioni di sistemi complessi, fondamentali in settori di ricerca come scienze della vita, meteorologia, fisica e chimica. In tali applicazioni, si intende valorizzare un paradigma di Infrastructure as a Service ( IaaS ) per ottimizzare prestazioni e con- sumo energetico, anche investigando le potenzia- lità del Quantum Computing .