Resilience enhancement of a Metropolitan Area

Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della Ricerca
SMART CITIES AND COMMUNITIES
AND SOCIAL INNOVATION
DECRETO DIRETTORIALE 5 LUGLIO 2012 N. 391/RIC.
Resilience enhancement of a Metropolitan Area
RoMA
Partners
Pubblica Amministrazione
ACEA SpA
Roma Capitale
Telecom Italia SpA
Comune di Cerveteri
Selta SpA
E-Security SpA
ATI (Digicom SpA con EPS Datacom Srl)
Himet Srl
ENEA
Università di Roma “La Sapienza”
Avviso per la presentazione di Idee Progettuali per Smart Cities and Communities and Social
Innovations
Decreto Direttoriale 5 luglio 2012 n.391/Ric
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Abstract
Il progetto ROMA intende realizzare un insieme di azioni finalizzate ad aumentare la Resilienza1 di un complesso
sistema come quello di una moderna città e dalla sua area metropolitana (interna ed esterna), nella quale devono
coesistere le necessità di sicurezza dei cittadini, quella delle infrastrutture preposte ad erogare servizi efficienti,
quello della libertà, della facilità e sostenibilità degli spostamenti, del controllo del territorio, con la finalità di
migliorare la prevenzione di incidenti, di failure tecnologiche che possano avere gravi ripercussioni sui cittadini
ed incrementare il loro benessere nel rispetto delle libertà e dell’ordine pubblico.
Il controllo e l’analisi del territorio saranno ulteriori obiettivi della proposta, in un’area caratterizzata da
un’elevatissima densità di beni culturali: garantirne una continua diagnostica e controllo ne migliorerà la
conservazione e ne garantirà una migliore fruibilità, sia alla popolazione che all’industria del turismo. Il controllo
del territorio verrà declinato anche in termini di analisi e monitoraggio per la prevenzione di danni, del suo
sfruttamento abusivo nelle varie forme, dell’identificazione di zone di vulnerabilità e di potenziale dissesto, per la
salvaguardia del territorio agricolo e la gestione ambientale alle aree maggiormente esposte a problematiche di
inquinamento.
L’ottica del progetto ROMA è quella di creare un sistema che guardi, da varie angolazioni e con vari strumenti, al
sistema complesso “area metropolitana”: solo un intervento che comprenda tutti questi sottosistemi e ne metta in
comune analisi ed informazioni può sperare di fornire una risposta adeguata ed efficiente (“smart”) alle necessità
della vita dei cittadini, coniugando l’efficienza dell’intero sistema con le richieste inderogabili di Safety e
Security2.
1 In ecologia e biologia, la Resilienza è la capacità di un ecosistema, inclusi quelli umani come le città, di ripristinare l’omeostasi ovvero la
condizione di equilibrio a seguito di un intervento esterno (come quello dell'uomo o eventi esterni) (da Wikipedia).
2 Lì dove in italiano il concetto di Sicurezza si declina attraverso l’utilizzo di una sola parola, nella lingua inglese il termine Sicurezza viene
tradotto attraverso due vocaboli: Security, nell’accezione di un insieme di forme di protezione che consentano l’integrità (di cose e persone)
come “condizione” di queste attraverso azioni da realizzare all’infuori dell’oggetto della protezione. Safety, nell’accezione degli interventi che
ciascun oggetto di protezione deve mettere in atto per esplicare le proprie azioni senza creare danni potenziali a sé stesso o ad altri.
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Descrizione dell’idea progettuale
Il progetto ROMA promuoverà l’impegno di partner industriali e pubblici, interessati allo sviluppo delle aree
metropolitane, integrando competenze e asset tecnologici, promuovendo ricerca in settori quali il controllo del
territorio, la predizione dei rischi da calamità naturali, la protezione dell’individuo nelle aree a maggiori rischi e
quelle dei beni culturali, il miglioramento dell’analisi e del controllo del traffico cittadino. L’insieme dei servizi,
offerti in un unico sistema integrato (capace quindi di capitalizzare e amplificare l’effetto del singolo servizio
integrandolo con i molti altri erogati) contribuirà a migliorare la Resilienza del sistema città che potrà quindi
disporre sia di servizi “in tempo reale”, sia servizi “off-line” in grado di guidare scelte urbanistiche, indirizzare
strategie di pianificazione e di sviluppo, affrontare problematiche di sicurezza in maniera moderna ed efficiente.
Il progetto ROMA intende, inoltre, introdurre un modello di gestione collaborativo tra cittadini e istituzioni
pubbliche per migliorare e rendere capillare l’analisi del territorio, attraverso l’uso efficiente di nuovi sensori,
l’uso di tecniche di Intelligenza Artificiale e della rete di telecomunicazione pervasiva, nell’ottica di favorire una
maggiore coesione sociale.
Nel progetto verranno messe a punto nuove tecnologie e modelli di simulazione e previsione che costituiranno il
punto di convergenza della grande quantità di dati che il progetto riuscirà a convogliare.
Sul piano realizzativo, il progetto ROMA intende realizzare un Centro per la Sicurezza dell’Area Metropolitana
(CSAM) in grado di integrare un set iniziale di servizi innovativi verticali basandosi sull’utilizzo di infrastrutture
di rete pervasive (rese disponibili dai principali operatori di Utilities dell’area) e funzionalizzate per lo sviluppo
di ulteriori servizi. Sebbene implementato nella sua completezza sull’area della città di Roma, il Centro opererà
servizi anche in altre città (Firenze, Genova) che hanno dimostrato interesse alla sperimentazione di
verticalizzazioni sul proprio territorio.
I servizi del CSAM saranno basati sulla disponibilità di una grande quantità di dati dal campo provenienti da reti
di sensori i cui segnali saranno veicolati da una disponibilità di banda di comunicazione (wireless e wired) senza
precedenti. La rete di comunicazione sarà strutturata attraverso una aggregazione gerarchica di reti in parte
esistenti, in parte realizzate ad hoc per sostenere le richieste del progetto:

rete in fibra ottica (large bandwidth backbone), che costituirà il sistema di trasporto principale interfacciandosi,
da un lato, alla rete multisensoriale e dall’altro al CSAM;

reti basate sull’utilizzo della rete elettrica di distribuzione (attraverso sistemi ad onde convogliate) e rete
wireless basata sulla disponibilità di ponti radio (medium bandwidth, alta pervasività)

infrastruttura di telecomunicazione, composta sia da componenti di backbone, sia da sistemi per
comunicazioni wireless (GPRS, UMTS, GSM) (large e medium bandwidth, alta pervasività).
La parte innovativa del progetto ROMA prevede l’utilizzo dell’infrastruttura di rete per veicolare al CSAM :

dati provenienti da reti autonome di sensori, anche weareable i cui segnali saranno prima integrati, tramite
strumenti di clustering, e pre-analizzati da intelligenza on-board e successivamente inviate al CSAM sulla rete
di trasporto, nel quadro di una visione di “sensoristica collaborativa” basata sull’utilizzo dei cittadini come
probe dell’ambiente.

dati meteo e di previsioni a bere e brevissimo termine (nowcasting) i cui dati elaborati verranno forniti ai vari
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nodi operativi del CSAM.
I servizi realizzati interverranno a sostenere cinque azioni rilevanti ai fini di garantire la sicurezza del territorio e
dei cittadini:

A1: analisi e controllo della mobilità, con le finalità di fornire informazioni all’utente in termini di
(a) analisi e previsione dei flussi veicolari (e non solo visualizzazione della situazione corrente)
(b) formulazione, in tempo reale, strategie di routing alternativo del traffico all’occorrenza di incidenti e di
altri eventi perturbativi (manifestazioni etc.)

A2: sicurezza del cittadino nelle aree pubbliche ad alta vulnerabilità e più esposte a rischi, attraverso il
controllo visivo automatico di aree a rischio (interne ed esterne)

A3: sicurezza e controllo del territorio, dei beni naturali e degli edifici di interesse artistico e strategico

A4: sicurezza e protezione delle Infrastrutture Critiche nei confronti delle calamità naturali e degli effetti di
eventi meteo-climatici avversi

A5: prevenzione del crimine e di eventi perturbativi lo sviluppo e la sicurezza della vita cittadina.
I dati provenienti dal campo saranno elaborati da una notevole capacità computazionale e di storage offerta sia dal
Cloud che da sistemi di calcolo ad alte prestazioni che i partners del progetto metteranno a disposizione per
quanto di loro pertinenza.
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Obiettivi di ricerca
Il CSAM sarà composto da quattro Nodi Operativi che offriranno servizi innovativi in grado di fornire efficienza
al sistema città e garantirne una maggiore sicurezza (in termini di Security e Safety).
fig.1 Descrizione schematica delle azioni del CSAM, raggruppate in aree tematiche.
I Nodi Operativi previsti nel CSAM sono i seguenti:


CAT (Centro di Analisi del Traffico). Acquisirà in tempo reale una serie di dati già disponibili sull’andamento
del traffico integrandoli con dati acquisiti attraverso l’uso di nuove tecniche di sensing posizionale basato
sull’utilizzo di informazioni di tipo “social” (dati GSM e UMTS acquisiti attraverso il data mining di traffico di
TLC e da altre sorgenti). Tali dati consentiranno una ricostruzione accurata dello stato di traffico e della sua
evoluzione a breve termine in una specifica area consentendo lo sviluppo di un applicazione in grado di
fornire il supporto per la predisposizione di routing alternativi in caso di incidenti e/o di altre situazioni di
congestione. Le stesse metodologie verranno applicate per la valutazione di impatto di intervento sulla rete
stradale (in modalità what-if) costituendo quindi uno strumento di supporto alle decisioni. Il CAT si occuperà
anche dello sviluppo di nuove apps per smartphones per informazioni cittadine pervasive e per social
networking.
I-EISAC (nodo Italiano dell’European Infrastructure Analysis and Simulation Center) costituirà il punto d’avvio
per lo sviluppo in Italia di un Centro per la Protezione delle Infrastrutture Critiche nazionali di interesse
Europeo. Il Centro svilupperà e prototipizzerà servizi per la protezione delle CI implementando tutta la
catena di risk assessment che parte dalle previsioni meteo ad alta risoluzione (implementate tramite
downscaling delle previsioni meteo nazionali) e di nowcasting (attraverso l’utilizzo di radar di terra in banda X)
per la predizione dell’abbondanza di precipitazioni. I dati elaborati verranno successivamente utilizzati per
valutare lo stato di rischio del territorio (frane, esondazioni, attraverso l’utilizzo di avanzati modelli idrologici
dei corsi d’acqua presenti nelle varie aree) e definire le soglie di pericolo degli elementi delle CI presenti
nell’area, fornendo informazioni alle autorità preposte ed agli operatori di settore. Ulteriori informazioni
saranno fornite a partire dalla simulazione dei servizi delle loro Infrastrutture per predirne perdite (o
riduzioni della qualità di servizio). I dati di previsioni meteo e di nowcasting, sviluppati in I-EISAC, verranno
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

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forniti anche agli altri nodi operativi del CSAM consentendo economie di scala e sviluppo di ulteriori servizi
verticali nelle altre aree. Per il nodo I-EISAC è previsto il progressivo scale-up su tutto il territorio nazionale.
CSC (Centro per la Sicurezza del Cittadino). Il Centro inizialmente svilupperà tre servizi innovativi:
(1) analisi e controllo delle telecamere delle principali stazioni metropolitane della città attraverso tecniche di
I.A. per l’analisi dei flussi di immagini con tecniche analitiche basate su modelli comportamentali
(2) Implementazione di un modello basato su agenti autonomi per la simulazione della dinamica pedonale
in ambienti chiusi e circoscritti al variare delle condizioni al contorno. L’applicativo fornirà supporto alla
gestione ordinaria del deflusso pedonale e potrà essere utilizzato per “stressare” il sistema simulando
eventi critici, condizioni di emergenza e piani di evacuazione. Di tale sistema esiste un prototipo che
verrà ingegnerizzato e customizzato sulle aree prescelte per la sperimentazione3
(3) Sviluppo di tecniche di analisi OSINT (Open Source data INTelligence) per sviluppare strumenti di
allerta contro fenomeni di violenza, criminalità etc.
CAPT (Centro per l’Analisi e la Protezione del Territorio). Il Centro si occuperà dello sviluppo di nuove
metodologie che utilizzando lo sviluppo di una rete pervasiva di sensori e di dati di osservazioni satellitari,
potrà implementare le seguenti funzioni:
(1) Analisi di alcune strutture di rilevanza storica attraverso la predisposizione di opportuni sensori e
sistemi di analisi dati real-time
(2) Analisi della stabilità di aree a rischio di smottamenti e della stabilità degli edifici attraverso analisi di
immagini satellitari SAR
(3) Controllo del territorio contro abusi di edificabilità e di insediamenti, nonché nell’analisi delle aree
agricole tramite immagini satellitari SAR.
La predisposizione di tali servizi fornirà agli apparati una serie di richieste tecnologiche in termini di banda
passante, capacità di storage e di elaborazioni dati lungo la linea di trasmissione (secondo un paradigma di
elaborazione distribuita) in modo da realizzare un sistema ad alta resilienza agli attacchi e in grado di proteggere
dati ed informazioni (integrità, vulnerabilità). Il progetto ROMA avrà tra i suoi obiettivi l’integrazione di un
backbone di rete (ridondata ed intelligente), basata su tecnologia in fibra ottica di nuova generazione e rame (ove
non disponibile su Roma) con altre reti metropolitane e le reti di sensori raggiungendo tre significativi obiettivi:
1.
utilizzo di fibre ottiche, capaci di convogliare grandi quantità di dati (broadband services) su lunghe
distanze, senza frequenti rigenerazioni;
2. integrazione con reti legacy preesistenti (anche in rame), sfruttando tecnologie di bonding e vectoring su
DSL e di circuit emulation (pseudowire) su TDM;
3. ricorso al protocollo di data link Ethernet, semplice, affidabile, conosciuto e sempre più in via di
affermazione come standard
con la possibilità (data dall’integrazione ottico-Ethernet) di avere molteplici scenari applicativi, con la gestione
contemporanea di più servizi (telesorveglianza, monitoraggio ambientale, infrastrutturale e mobilità). La rete
sensoriale periferica (RSP) si interconnetterà alla rete in fibra ottica (MAN) cosicché i dati rilevati e pre-elaborati
lungo la linea (dai sistemi di controllo SELTA) saranno inviati al CSAM. Tale sistema risolverà anche il problema
della capacità di calcolo e di analisi dei dati in tempo reale, grazie all’utilizzo di architetture di high performance
computing disponibili, in particolare presso i Centri di calcolo dei partners (di ENEA e di E-Security) ed orchestrati
a partire dagli elementi elaborativi presenti presso il CSAM. Verrà, inoltre, utilizzata la capacità elaborativa del
Cloud Telecom. I vari Nodi Tematici realizzeranno prototipi di servizi che verranno testati e validati in modalità
3 http://webtv.sede.enea.it/index.php?page=listafilmcat2&idfilm=279&idcat=22
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operativa. Il Centro da un lato potrà estendere i servizi ad altre aree della città (scale up geografico), sviluppare
gli stessi servizi per altre municipalità (la remotizzazione del controllo potrà avvenire dal Centro
indipendentemente dall’ubicazione della città e delle aree controllate), in funzione delle specifiche richieste.
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Descrizione delle competenze
gestionali dei soggetti coinvolti
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scientifiche-tecnologiche-
ACEA SpA è tra le principali multi-utility italiane, primo operatore nazionale nel settore idrico e tra i maggiori
nella distribuzione e vendita di elettricità e nel settore ambientale. Tra le attività: servizio idrico integrato,
produzione di energia (in particolare da rinnovabili), vendita e distribuzione di elettricità, illuminazione pubblica
e artistica, smaltimento e valorizzazione energetica dei rifiuti. Con il progetto ROMA, ACEA intende valorizzare
le proprie infrastrutture pervasive, integrandole con sistemi innovativi per incrementare la continuità del servizio
offerto e prevenire possibili situazioni di disagio per la comunità, attraverso elaborazioni predittive e valutazioni
di scenari alternativi. Oltre che l’utilizzo della rete di distribuzione, ACEA mette a disposizione la propria rete
proprietaria RITA, una rete radio di backbone su frequenze licenziate e non, con lo scopo di convogliare al centro
nodale segnali di controllo e sistemi di Videosorveglianza. Possibili implementazioni della rete RITA prevedono
la fornitura di servizi dati, internet, intranet, telefonia IP e videoconferenza.
Telecom Italia è un Infrastructure Service Provider, abbinando a servizi di connettività soluzioni tecnologiche
innovative erogate in modalità “as a service” attraverso i suoi asset tecnologici: Data Center a copertura totale del
territorio nazionale, reti Next Generation Network performanti e pervasive e un centro servizi ad alto livello di
specializzazione. Un’infrastruttura d’eccellenza che permette a Telecom Italia di proporsi come leader sul mercato
nazionale con una gamma di servizi in linea con l’attuale contesto tecnologico. Telecom Italia ha saputo cogliere
le potenzialità dei nuovi mercati, sviluppando una suite di soluzioni all’avanguardia tramite la “Nuvola Italiana”.
Attraverso la Nuvola Italiana, le imprese pubbliche e private possono accedere a una suite completa di servizi
tecnologici. Tra questi ci sono le Network Solutions di Telecom Italia che rispondono alle esigenze di gestione di
infrastrutture di rete sempre più complesse su cui si basa la fruizione delle applicazioni del sistema informativo
aziendale da parte di tutti gli interlocutori principali: clienti, fornitori, dipendenti, azionisti.
E-Security SpA, società controllata del gruppo Selex-Elsag SpA, è specializzata nell’erogazione in outsourcing di
soluzioni e servizi di cyber security. Attraverso il proprio SOC - Security Operation Center, E-Security è in grado
di offrire infrastrutture di gestione centralizzata e un team di esperti per controllare dispositivi di sicurezza su
base continuativa.
SELTA è leader italiano nelle soluzioni di automazione e telecomunicazioni per le reti elettriche e per le reti. E’
stata tra le prime Aziende Italiane a sviluppare tecnologie a larga banda su doppino di rame ed è riuscita a gestire
con il rame velocità di centinaia di mega. Ha progettato e realizzato diverse reti nell’ambito del settore Enterprise,
PAC e PAL. Con il progetto ROMA, SELTA si pone l’obiettivo di sviluppare tecnologie e infrastrutture di rete
innovative sia per il trasporto che il controllo delle reti stesse, in particolare nel mondo della fibra ottica. Sarà
quindi direttamente coinvolta nello studio e nella progettazione della rete in fibra ottica e dei suoi apparati,
nonché nell’integrazione con la rete multisensoriale e con altre reti dell’area metropolitana.
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DIGICOM SpA opera dal 1977 nelle soluzioni di networking e di integrazione nel mondo della connettività con
soluzioni specifiche per la raccolta e la trasmissione di informazioni in modo sicuro su reti pubbliche e private.
L’azienda vanta forti competenze sulle interfacce normalizzate, sui protocolli di rete, di comunicazione e di
sicurezza per garantire l’integrità e l’affidabilità delle informazioni così come impone l’apertura all’integrazione
verso gli applicativi gestionali di terze parti. DIGICOM ha frequentemente affrontato l’esigenza di raccogliere
informazioni dai più variegati sensori specializzati sia di terze parti che di sviluppo proprietario per trasmettere
dati, contatti, misure, generati da sensori e PLC nell’ambito delle soluzioni indicate con l’acronimo ormai comune
di M2M.
Il progetto ROMA è un’opportunità concreta e di alto profilo per sviluppare un Concentratore
Intelligente di Comunicazione, definibile Multipiattaforma e adatto ai più disparati dispositivi di raccolta previsti
dal progetto stesso con l’obiettivo di garantire una completa interoperabilità verso le diverse reti di
comunicazioni disponibili grazie ad una struttura modulare per meglio adattarsi alle diverse tipologie locali.
EPS Datacom Srl opera dal 1990 nel campo dell’ICT come System Integrator di soluzioni legate al Network e alla
Security. La missione aziendale è proporre al mercato soluzioni complete, affidabili, innovative e personalizzate in
ambito networking e sicurezza avvalendosi di competenze specialistiche interne e partnership con i maggiori
player del settore.
HIMET Srl sviluppa soluzioni per la previsione ed il monitoraggio meteorologico per cui la partecipazione al
progetto risulta pienamente in linea con la mission aziendale, maturata in una notevole esperienza in ambito
nazionale ed internazionale. Nell’ambito del progetto ROMA, HIMET progetterà e metterà in opera

un modello per la produzione di previsioni meteo ad alta risoluzione

un sistema per il monitoraggio delle precipitazioni su Roma ed aree circostanti attraverso l’elaborazione in
tempo reale dei dati telerilevati da radar di terra per lo sviluppo e test di procedure per il nowcasting (10 min
– 1 h) delle precipitazioni e delle fulminazioni

un sistema modellistico per la previsione del livello idrometrico di un corso d’acqua ricadente in un bacino di
interesse per Roma o aree circostanti

il service per la produzione e fornitura delle previsioni di cui ai punti precedenti durante la fase di
sperimentazione operativa.
ENEA ha competenze in molte delle aree tematiche comprese nel progetto ROMA: tecniche per la protezione
delle infrastrutture, modelli di predizione meteo e climatiche, sensoristica e intelligenza artificiale per analisi dati,
elaborazione dati di remote sensing per l’analisi del territorio, high performance computing, modelli di gestione e
controllo di processi legati al settore della mobilità passeggeri e del trasporto merci e di valutazione energeticoambientale del traffico veicolare. ENEA è fortemente interessata, nell’ambito di uno dei suoi principali ruoli
istituzionali, a fornire le proprie competenze per lo sviluppo di prodotti e servizi innovativi al tessuto industriale
del Paese.
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Università di Roma “La Sapienza” ha una vasta competenza sulle tematiche oggetto della proposta, in particolare
sullo sviluppo di metodi e tecnologie prototipali per la protezione delle Infrastrutture Critiche. Recentemente si è
dotata di uno specifico centro di ricerca sulla Cyber Intelligence and Information Security (CIS4) al fine di coordinare
tutte le competenze presenti al suo interno su tali tematiche. Una lista dei progetti attivi collegati ad attività simili
a quelle della proposta è disponibile5 in rete: tra questi COMIFIN6 sulla protezione delle infrastrutture finanziarie,
e WORKPAD7 sullo studio e sviluppo di sistemi di coordinamento e controllo per operatori durante le fasi di
risposta ad eventi disastrosi.
4 http://www.cis.uniroma1.it/
5 http://www.cis.uniroma1.it/projects/
6
http://www.comifin.eu/
7
http://www.dis.uniroma1.it/~workpad/