DLT: un nuovo orizzonte per l’automazione

Pubblicato il 25 novembre 2024

La Distributed Ledger Technology rappresenta un pilastro tecnologico con il potenziale di trasformare radicalmente numerosi settori, incluso quello dell’automazione industriale. Tuttavia, per sbloccare completamente il suo potenziale è fondamentale superare le sfide tecnologiche attuali e continuare a innovare nelle aree di scalabilità, interoperabilità e sicurezza

La Distributed Ledger Technology (DLT), nata con l’obiettivo di trasformare radicalmente il modo in cui le informazioni sono registrate, condivise e verificate, va oltre il concetto di semplice tecnologia, rappresentando una nuova architettura per la gestione dei dati e delle transazioni. DLT infatti non è solo un sistema, ma un paradigma digitale decentralizzato che permette di registrare e condividere dati in modo sicuro tra più entità, eliminando la necessità di un’autorità centrale. A differenza dei tradizionali database centralizzati, dove un singolo ente detiene il controllo dei dati, la DLT distribuisce le informazioni attraverso una rete di nodi, ognuno dei quali possiede una copia identica del registro delle transazioni. Questa distribuzione non solo garantisce la sicurezza, ma elimina anche il rischio di un singolo punto di fallimento. Tra le varie forme di DLT la blockchain, introdotta con il Bitcoin nel 2008, è probabilmente la più conosciuta. La blockchain organizza i dati in blocchi, ciascuno collegato al precedente tramite un hash crittografico, creando una cronologia inalterabile delle transazioni. Questa struttura garantisce un elevato livello di sicurezza e robustezza, ma può incontrare problemi di scalabilità, come dimostrato dai casi di Bitcoin ed Ethereum. Tuttavia, esistono anche altre tipologie di DLT che offrono una struttura più flessibile e scalabile rispetto alla blockchain rispondendo a esigenze diverse. Ne è un esempio il Directed Acyclic Graphs (DAG), una struttura dati utilizzata da piattaforme come Iota. A differenza della blockchain, il DAG permette alle transazioni di essere validate in parallelo, il che migliora la scalabilità e riduce i tempi di conferma rendendo il DAG particolarmente adatto per applicazioni che richiedono rapidità, come l’Internet of Things (IoT) e le microtransazioni. Un’altra variante della DLT è Hashgraph, che utilizza un protocollo di gossip per raggiungere il consenso. Questo sistema si distingue per la velocità e scalabilità, permettendo migliaia di transazioni al secondo con una latenza minima, superando le limitazioni delle blockchain tradizionali. Infine, c’è Holochain, che si discosta dai modelli tradizionali di DLT in quanto non utilizza un registro globale: ogni nodo gestisce il proprio registro, sincronizzando i dati con altri nodi solo quando necessario. Questo approccio offre un’elevata scalabilità, ideale per applicazioni decentralizzate che non richiedono un consenso globale, permettendo una gestione più flessibile e personalizzata dei dati.

DLT: architettura e componenti chiave

Per comprendere appieno il funzionamento della DLT è fondamentale esplorarne l’architettura e le componenti chiave. La DLT si basa su una rete decentralizzata di nodi, che sono le unità fondamentali del sistema; ogni nodo, che può essere un PC o un server, conserva una copia completa o parziale del registro distribuito e può assumere diversi ruoli, dalla verifica delle transazioni alla validazione dei blocchi, fino all’archiviazione dei dati. Il cuore pulsante della DLT è il ledger, un registro immutabile che memorizza la cronologia completa di tutte le transazioni della rete. A differenza dei database centralizzati, il ledger nella DLT è distribuito su tutti i nodi, garantendo che ciascuno abbia una copia identica del registro: questo approccio distribuito assicura la resilienza della rete. Un aspetto cruciale della DLT è il protocollo di consenso, cioè il meccanismo attraverso il quale i nodi della rete concordano sull’ordine e sulla validità delle transazioni da aggiungere al ledger. Esistono diversi protocolli di consenso, ciascuno con i propri vantaggi e limiti. Il Proof of Work (PoW), utilizzato inizialmente dal Bitcoin, richiede ai nodi di risolvere complessi problemi crittografici per validare le transazioni e aggiungere nuovi blocchi alla blockchain. Questo metodo è altamente sicuro, ma comporta un elevato consumo energetico. Il Proof of Stake (PoS) offre un’alternativa più efficiente dal punto di vista energetico, permettendo ai nodi di validare le transazioni. Altri protocolli, come per esempio il Byzantine Fault Tolerance (BFT) utilizzato nelle reti ‘permissioned’, garantiscono il consenso anche in presenza di nodi malfunzionanti o malevoli, mentre il Proof of Authority (PoA) si basa sulla reputazione di validatori pre-approvati ed è comune nelle reti private. Nella blockchain, il blocco è un elemento fondamentale: contiene un insieme di transazioni e un riferimento crittografico al blocco precedente, creando una catena ininterrotta che garantisce l’integrità e la cronologia delle transazioni. Qualsiasi modifica a un blocco invaliderebbe tutti i blocchi successivi, rendendo estremamente difficile alterare le informazioni registrate. Infine, un ulteriore componente chiave della DLT è rappresentato dagli smart contract, ossia programmi auto-eseguibili che si attivano automaticamente quando sono soddisfatte determinate condizioni predefinite. Memorizzati e distribuiti sulla rete DLT, questi contratti permettono di automatizzare accordi complessi tra le parti senza la necessità di intermediari, semplificando i processi e riducendo efficacemente i costi operativi.

Nuove architetture tecnologiche

Il rapido progresso tecnologico, che sta attraversando ogni settore, sta trasformando radicalmente anche il comparto dell’automazione industriale, anche grazie all’integrazione di tecnologie avanzate che ottimizzano, monitorano e gestiscono le operazioni in modo più efficiente e sicuro. In questo contesto, la DLT si afferma come un elemento chiave, non solo come tecnologia isolata, ma come parte integrante di un ecosistema tecnologico più ampio. Quando combinata con tecnologie come l’Industrial Internet of Things (IIoT), l’Edge Computing, l’intelligenza artificiale (AI) e il Cloud Computing, la DLT consente di creare soluzioni estremamente avanzate, in grado di rivoluzionare completamente il settore. L’integrazione della DLT con queste tecnologie non solo apre la strada a soluzioni innovative e intelligenti, ma rappresenta anche un passo fondamentale verso un futuro di produzione autonoma, sicura e altamente efficiente. Le sinergie generate da queste combinazioni hanno il potenziale di trasformare radicalmente le modalità operative delle aziende, riducendo i costi, migliorando la sicurezza, ottimizzando i processi e stabilendo nuovi standard di eccellenza produttiva.

» DTL e IIoT L’interazione tra DLT e IIoT porta la tracciabilità e la sicurezza a livelli senza precedenti. L’IIoT si riferisce alla rete di dispositivi, apparecchiature industriali e sistemi dotati di sensori, software e connettività che consentono la raccolta e lo scambio di dati essenziali per il monitoraggio delle macchine, la raccolta di dati di produzione e la manutenzione predittiva. Integrando la DLT, ogni dispositivo IoT può registrare dati su una rete distribuita in modo sicuro e immutabile, creando una traccia trasparente e incorruttibile di tutte le operazioni industriali. In un impianto, per esempio, i sensori IoT possono monitorare costantemente parametri critici come la temperatura o la pressione delle macchine. Questi dati sono immediatamente registrati su un ledger distribuito, garantendo che le informazioni siano accurate e non manipolabili. La DLT risolve, inoltre, importanti problemi di sicurezza dell’IoT, come la vulnerabilità agli attacchi informatici: poiché i dati sono distribuiti su una rete di nodi e protetti da algoritmi crittografici, risulta estremamente difficile per un hacker compromettere l’intera rete. Questo rende la combinazione DLT-IIoT ideale per applicazioni industriali per cui sicurezza e tracciabilità sono cruciali, come nella produzione di componenti critici per l’industria automobilistica o aerospaziale.

» DLT ed Edge Computing L’unione di DLT ed Edge Computing migliora significativamente l’efficienza operativa riducendo i problemi di latenza. L’Edge Computing porta l’elaborazione dei dati più vicino alla fonte, ovvero ai dispositivi o ai sensori che generano i dati stessi, evitando la necessità di trasmetterli a un cloud remoto per l’elaborazione. Questo approccio riduce la latenza e aumenta l’efficienza, poiché i dati possono essere analizzati e utilizzati in tempo reale. Integrando l’Edge Computing alla DLT è possibile combinare i benefici della decentralizzazione dei dati con l’efficienza dell’elaborazione locale. In un impianto di produzione, per esempio, i nodi edge possono elaborare i dati dei sensori IoT in tempo reale, identificare rapidamente eventuali anomalie o problemi, e registrare le informazioni sulla DLT per garantirne l’integrità. Questa combinazione è particolarmente utile in scenari di automazione industriale che richiedono risposte immediate: se un sensore rileva una variazione di temperatura anomala in un motore, il nodo edge può attivare immediatamente un’azione correttiva e registrare l’evento sulla DLT. Questa registrazione potrà poi essere utilizzata per analisi successive, o per migliorare i processi produttivi garantendo al contempo trasparenza e immutabilità dei dati.

» DLT e AI L’AI sta assumendo un ruolo sempre più centrale anche nei processi di automazione industriale grazie alla sua capacità di analizzare grandi quantità di dati, riconoscere pattern e prendere decisioni autonome. L’integrazione della DLT con l’AI crea una sinergia potente, dove i dati sicuri e verificabili alimentano modelli di AI capaci di ottimizzare e automatizzare ulteriormente i processi produttivi. Un sistema AI, per esempio, può utilizzare i dati registrati sulla DLT per monitorare costantemente le prestazioni delle macchine, prevedere guasti e ottimizzare la produzione: poiché i dati sono conservati su un registro distribuito, l’AI ha accesso a una fonte di informazioni affidabile e immutabile, migliorando così la qualità delle previsioni e delle decisioni. Inoltre, la DLT può essere utilizzata per garantire la trasparenza e la responsabilità delle decisioni prese dall’AI. In settori critici come la produzione farmaceutica o la sicurezza alimentare è fondamentale poter tracciare e verificare ogni decisione presa da un sistema AI: la DLT consente di registrare ogni input e output del sistema AI, creando una traccia esaminabile per garantire la conformità alle normative e alle best practice del settore.

» DLT e Cloud Computing Il Cloud Computing offre risorse di calcolo e archiviazione scalabili e flessibili, che possono essere rapidamente adattate alle esigenze di un’azienda: l’integrazione della DLT con il Cloud Computing consente di creare infrastrutture ibride capaci di combinare i vantaggi della decentralizzazione con la scalabilità e la flessibilità del cloud. Le organizzazioni potrebbero utilizzare una soluzione cloud per gestire i nodi DLT in modo scalabile, garantendo al contempo che le parti critiche del registro distribuito siano mantenute su nodi privati per ragioni di sicurezza o conformità. Questo approccio permette di gestire grandi volumi di transazioni e dati senza compromettere la sicurezza o la privacy. Inoltre, facilita l’implementazione di applicazioni industriali distribuite, consentendo a diverse filiali o impianti di condividere e sincronizzare dati in tempo reale attraverso la DLT, senza la necessità di un’infrastruttura IT centralizzata e complessa.

» DLT e robotica Nel campo della robotica industriale, l’integrazione della DLT può portare a un notevole miglioramento in termini di coordinazione e autonomia nei processi produttivi: la DLT può essere utilizzata per coordinare le azioni di robot autonomi, garantendo che ogni operazione sia registrata e verificata in modo sicuro e trasparente. In un ambiente produttivo, dove più robot lavorano insieme per completare un processo, la DLT può fungere da ‘cervello’ distribuito coordinando le attività, risolvendo conflitti e garantendo che ogni fase del processo sia eseguita correttamente. Nelle linee di assemblaggio automatizzate, per esempio, i robot possono utilizzare la DLT per sincronizzare le loro azioni e registrare ogni passaggio completato. Questo non solo migliora la precisione e l’efficienza ma crea anche una traccia dettagliata dell’intero processo produttivo, utile per la manutenzione, l’audit e l’ottimizzazione dei processi.

Componenti critici

Per sfruttare appieno il potenziale della DLT è cruciale gestire con competenza alcune tecnologie fondamentali che ne costituiscono la base, come per esempio la crittografia, che gioca un ruolo essenziale nella sicurezza. Tecniche come la crittografia a chiave pubblica, utilizzata per generare firme digitali, e gli hash crittografici, impiegati per collegare i blocchi, sono pilastri su cui si basa l’integrità e la protezione dei dati all’interno del registro distribuito. Le reti DLT operano su un’architettura peer-to-peer (P2P), dove ogni nodo della rete può fungere sia da client, sia da server. Questo approccio elimina la necessità di un server centrale, distribuendo il carico di lavoro tra i nodi, migliorando così la resilienza e la robustezza complessiva della rete. La decentralizzazione del P2P non solo aumenta la sicurezza, ma assicura che la rete continui a funzionare efficacemente anche in caso di malfunzionamento di uno o più nodi. Un’altra componente chiave nella gestione delle DLT è rappresentata dalle interfacce di programmazione delle applicazioni (API): queste sono cruciali perché permettono agli sviluppatori di interagire con la rete DLT e di creare applicazioni decentralizzate (dApp). Attraverso le API è possibile accedere a funzionalità come la gestione delle transazioni, la verifica delle firme digitali e l’interazione con smart contract, rendendo la DLT più accessibile e versatile per diverse applicazioni industriali. Infine, l’integrazione di machine learning (ML) e AI con la DLT apre nuovi orizzonti. Queste tecnologie possono essere utilizzate per ottimizzare i protocolli di consenso, prevedere e prevenire attacchi informatici, e personalizzare le esperienze utente all’interno delle dApp. L’adozione combinata di ML, AI e DLT rafforza la sicurezza e l’efficienza delle reti distribuite e permette di esplorare soluzioni innovative in grado di rivoluzionare vari settori.

Sfide tecnologiche e non solo

La DLT rappresenta una base tecnologica fondamentale, con il potenziale per trasformare radicalmente diversi settori, inclusa l’automazione industriale. Tuttavia, per sfruttare appieno questo potenziale è essenziale affrontare alcune sfide tecnologiche e promuovere l’innovazione continua in aree critiche come la scalabilità, l’interoperabilità e la sicurezza. Uno dei principali ostacoli per la DLT è la scalabilità, in particolare nel contesto della blockchain. La capacità di gestire un alto volume di transazioni per secondo è limitata dai protocolli di consenso e dalla dimensione della rete. Sebbene soluzioni come il lightning network per Bitcoin e lo sharding per Ethereum stiano cercando di mitigare questi problemi, la questione della scalabilità rimane ancora aperta e richiede ulteriori sviluppi. Un altro tema cruciale è l’interoperabilità tra diverse reti DLT. Le organizzazioni spesso utilizzano registri distribuiti differenti per varie applicazioni, ma la mancanza di standardizzazione può ostacolare la collaborazione e la condivisione dei dati tra queste reti. Risolvere il problema dell’interoperabilità sarà decisivo per garantire un ecosistema DLT più integrato ed efficiente. La sostenibilità è un’altra questione cruciale: il consumo energetico delle reti DLT, soprattutto quelle basate su protocolli di consenso come il PoW, è una crescente fonte di preoccupazione. Questi protocolli richiedono enormi quantità di energia per mantenere la sicurezza della rete. Algoritmi alternativi, come il PoS, offrono soluzioni più efficienti dal punto di vista energetico, anche se il bilancio energetico complessivo delle DLT resta un argomento di dibattito. Altri dubbi riguardano la sicurezza a lungo termine delle reti DLT, soprattutto con l’emergere della tecnologia quantistica. Le tecniche crittografiche attualmente in uso potrebbero diventare vulnerabili agli attacchi con l’avvento dei computer quantistici. Per mantenere la sicurezza delle DLT nel futuro sarà necessario integrare sistemi di crittografia quantistica, garantendo così la protezione dei dati anche in un mondo post-quantistico. Dal punto di vista delle risorse, l’implementazione della DLT può risultare complessa e costosa, soprattutto per le piccole e medie imprese: i costi iniziali legati allo sviluppo, all’integrazione e alla formazione possono essere considerevoli, rendendo difficile per alcune aziende giustificare l’investimento necessario. Infine, il panorama normativo in continua evoluzione crea incertezze sull’applicazione della DLT. Le normative variano significativamente tra i diversi Paesi, costringendo le organizzazioni a navigare in un contesto legale complesso e in evoluzione, con il rischio di incorrere in problemi di conformità e incertezze legali.

Scarica il pdf