Intervista a Lorenzo Iafolla (INGV) sul sistema OS-IS, tra microsismi, machine learning e innovazione ambientale
Misurare lo stato del mare senza una boa che galleggia tra le onde, ma “ascoltando” le vibrazioni che il mare trasmette alla terra. Sembra fantascienza, e invece è ricerca applicata. Si chiama OS-IS ed è un sistema di misura innovativo sviluppato nell’ambito dello Spoke 3 di RAISE, dedicato alla sostenibilità ambientale e alla gestione intelligente del territorio.
A raccontare il progetto è Lorenzo Iafolla, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, con un percorso professionale fortemente multidisciplinare.
«Ho una carriera piuttosto particolare», racconta Iafolla. «Ho iniziato occupandomi di elettronica per la fisica delle particelle, poi sono passato all’INGV, ho lavorato in azienda, ho svolto un dottorato in Svizzera in ingegneria biomedica e infine sono rientrato in Italia».
Un percorso apparentemente eterogeneo, ma tenuto insieme da un filo conduttore chiaro: lo sviluppo di sistemi di misura innovativi, applicati di volta in volta a contesti diversi.
«Cambiano gli ambiti – dalla fisica all’oceanografia, dalla biomedica alla robotica – ma il cuore del lavoro resta lo stesso. Ed è proprio questa trasversalità che aiuta a trovare soluzioni nuove a problemi complessi».
OS-IS nasce con un obiettivo ambizioso: misurare lo stato del mare senza ricorrere alle tradizionali boe ondametriche. Il sistema utilizza un sensore sismico installato a terra, in un ambiente protetto, capace di rilevare il segnale microsismico generato dall’interazione delle onde marine.
«Le boe sono strumenti fondamentali, ma operano in un ambiente ostile», spiega Iafolla. «Richiedono manutenzione, sono soggette a guasti e spesso producono serie di dati discontinue. OS-IS, invece, è installato in un edificio, con alimentazione elettrica e connessione stabile: questo si traduce in un’elevata affidabilità».
I numeri lo confermano: durante un anno di osservazioni, il sistema ha registrato una percentuale di dati mancanti di circa l’1%, contro valori che per le boe possono arrivare a ordini di grandezza superiori.
Il funzionamento di OS-IS si basa su due fenomeni fisici principali, qui descritti in forma necessariamente semplificata. Il primo è legato all’impatto delle onde sulla costa, che genera vibrazioni in grado di propagarsi nel terreno. Il secondo, meno intuitivo, riguarda la generazione di segnali microsismici dovuti all’interazione delle onde in mare aperto, misurabili anche a grande distanza dalla costa.
«È come se il mare avesse un respiro continuo», racconta Iafolla. «Un segnale che si propaga nell’entroterra e che possiamo misurare con strumenti sufficientemente sensibili».
A dimostrazione di questa capacità, Iafolla cita un esperimento personale: «Durante il dottorato in Svizzera ho installato uno di questi sensori nella cantina di casa, a Basilea. Siamo nel cuore dell’Europa, lontanissimi dal mare, eppure il segnale microsismico era visibile. Molto attenuato, certo, ma presente».
Per le applicazioni operative, tuttavia, i sensori vengono posizionati in prossimità della costa, così da ottenere un segnale più intenso e facilmente associabile a una specifica area marina.
Una delle sfide principali del progetto è stata la trasformazione del segnale microsismico in un dato ondametrico. «È qui che entra in gioco il machine learning», spiega Iafolla.
Durante una fase iniziale di addestramento, il sistema utilizza i dati di una boa ondametrica come riferimento. L’algoritmo impara così a ricostruire lo stato del mare a partire dal segnale sismico.
«La parte davvero interessante arriva quando la boa non è più disponibile. A quel punto il sistema OS-IS continua a fornire dati in modo autonomo».
Il tutto è supportato da un’infrastruttura software che gestisce automaticamente la raccolta, l’elaborazione e il controllo dei dati, senza intervento umano continuo.
Quando il progetto è entrato in RAISE, le basi scientifiche erano già solide. «Il valore aggiunto», sottolinea Iafolla, «è stato poter lavorare sull’implementazione tecnologica: rendere il sistema robusto, automatizzato, scalabile».
Un passaggio fondamentale per trasformare OS-IS da prototipo di ricerca a strumento operativo, pronto per essere utilizzato nel monitoraggio ambientale, nella validazione dei modelli meteo-marini e nella gestione del rischio costiero.
«Quella che all’inizio poteva sembrare un’idea quasi controintuitiva – misurare il mare da terra – oggi è una tecnologia concreta», conclude. «Ed è proprio questo il tipo di innovazione che nasce dall’incontro tra competenze diverse, come è successo in RAISE».
