Verrà un giorno in cui il nostro smartphone, semplicemente appoggiato in un vano della consolle centrale della nostra auto, sarà in grado di rilevare l'integrità strutturale dei ponti che attraversiamo. Per una sorta di radiografia virtuale forse ci vorrà la tecnologia di Star Trek, ma per un primo sistema di allerta "non più di due o tre anni di ulteriore sviluppo", sostiene Paolo Santi, il ricercatore del Cnr di Pisa che sta partecipando a questo progetto in collaborazione con il Mit di Boston e l'Anas.

Bisogna però fare un passo indietro per comprendere quanto sia vicino il traguardo, anzi almeno due di lato per superare l'oceano Atlantico e l'intero territorio statunitense fino ad arrivare al Golden Gate di San Francisco. Qui è partito nel 2020 il primo studio (Crowdsourcing Bridge Vital Signs with Smartphone Vehicle Trips) del MIT Sensable City Laboratory guidato dal professor Carlo Ratti – un'eminenza internazionale nel campo delle smart city e dell'Opportunistic Sensing, ovvero quella declinazione della raccolta dati che sfrutta dispositivi o hardware già presenti e impiegati per altre attività.

L'intento era di capire se la comune, sebbene avanzatissima, sensoristica degli smartphone fosse in grado di rilevare le vibrazioni generate dal transito sui ponti sospesi. Già, perché tutti vengono progettati e realizzati per flettere e questa caratteristica non solo è distintiva ma può essere misurata.

Al variare nel tempo delle frequenze di vibrazione strutturale si possono supporre criticità emergenti e quindi eventualmente intervenire per approfondire, solo che normalmente si impiegano sofisticati e costosi sensori per le misurazioni. 

Il professor Ratti e la sua squadra di ricercatori hanno supposto che gli smartphone avessero tecnologie più che adeguate per le analisi e avviato una sperimentazione su un ponte stradale vicino al MIT, poi replicando il medesimo approccio sul Golden Gate. Il test ha previsto centinaia di passaggi in auto, mettendo in gioco sia gli smartphone (prima iPhone poi Android) dei ricercatori che quelli di alcuni autisti di Uber, un'app specifica, nonché sensoristica professionale per la comparazione dei dati. L'esito è stato positivo: le rilevazioni si sono dimostrate analoghe. Ma rimaneva l'interrogativo sulla tipologia di ponti. Quelli sospesi, come il Golden Gate, sono meno diffusi, rispetto a quelli tradizionali in cemento armato, e inoltre sono contraddistinti da vibrazioni più ampie e facili da rilevare. 

A quel punto è entrato in gioco il Cnr, per altro sostenuto dal rinnovato impegno dell'Anas nel migliorare lo spettro di monitoraggio delle infrastrutture; da ricordare che la tragedia del ponte Morandi risale al 14 agosto del 2018 e questa iniziativa è partita poco dopo. Lo spinoff italiano insomma è sembrato immediatamente utile alla causa, anche perché l'interesse in Italia e nel mondo è concentrato sui ponti autostradali, i viadotti composti da diverse campate. 

Senza contare il fatto che secondo i ricercatori del Mit, a seconda dell'età di un ponte stradale, questo tipo di monitoraggio potrebbe allungare la vita di una struttura di circa 15%-30% di anni in più.

La sperimentazione in Lazio e Veneto

"Con Anas abbiamo sviluppato una app che poi è stata installata sugli smartphone Android di diversi cantonieri. Volevamo evitare che i terminali stessero sempre accesi e consumassero tutta la batteria. Così di fatto il sistema si attiva solo in prossimità dei ponti, registra i dati durante la percorrenza e scarta quelli fuori-standard", spiega l'ingegner Santi. In pratica l'accelerometro triassiale, il giroscopio che fa capire l'orientamento e la localizzazione gps concorrono nella creazione di un profilo dati che poi a fine giornata può essere condiviso in sede via wi-fi sulla piattaforma software. 

Questo metodo sperimentato nell'ultimo anno sul grande raccordo autostradale vicino a Ciampino e sul ponte Cadore nel bellunese - dove comunque era già presente sensoristica Anas integrata oppure del Cnr – ha dato ottimi risultati e confermato di funzionare adeguatamente. Gli scostamenti di dati fra le sensoristiche professionali e quelle smartphone si sono rilevate minime sotto il profilo sostanziale. Ovviamente più aumentano i passaggi è più la quantità di dati raccolta permette di affinare i risultati.

"L'obiettivo non è sostituire i metodi di controllo consueti e programmati, oppure fare una diagnosi precisa, bensì disporre di un monitoraggio capace di allertare le squadre o comunque stabilire priorità di osservazione", puntualizza il ricercatore.

È un po' come un orecchio allenato che capisce dal suono se una chitarra è scordata. Ecco, un ponte flette secondo una specifica gamma di frequenze (modali), quindi le variazioni con il passare del tempo indicano dei cambiamenti di stato che possono essere naturali e accettabili, oppure degni di ulteriori approfondimenti. Anche in questo caso si procede per comparazione con un modello matematico ideale che si può desumere dall'analisi del progetto originale. Ovviamente è tutto molto complesso poiché fra le variabili ci sono anche temperature stagionali, i materiali impiegati, le tipologie di campate, etc.

"Per ora abbiamo dimostrato che la tecnologia può funzionare, adesso però dobbiamo capire come trasformarla in un vero e proprio strumento per la rilevazione dello stato di salute dei ponti. Il primo passo sarà quello di essere sicuri di ottenere informazioni giuste sui ponti privi di sensori, quindi senza riscontro", conclude Santi. In sintesi distinguere con l'intelligenza artificiale, e nello specifico il machine learning, l'evoluzione.