Spoke 5: Environment & natural disasters

Lo Spoke opera all’intersezione tra Ingegneria, Fisica, Agronomia, Scienze della Terra e dell’Ambiente e tecnologie digitali avanzate. L’integrazione di modelli numerici, metodi di AI e calcolo HPC su dati multisorgente abilita la costruzione di Digital Twin ambientali orientati alla previsione di fenomeni e di eventi rari ad alta severità. Questo approccio permette di combinare osservazioni, simulazioni e conoscenza esperta, creando basi informative coerenti e riutilizzabili per la prevenzione e la risposta operativa.

• Potenziamento e ottimizzazione di modelli HPC per processi fisici complessi e multiscala.
• Sviluppo di algoritmi di Machine Learning ed Explainable AI (XAI) per individuare pattern, segnali precursori e condizioni critiche.
• Digitalizzazione e armonizzazione dei dati multisorgente, con archiviazione strutturata e interoperabile secondo principi FAIR.
• Costruzione e aggiornamento di Digital Twin ambientali per scenari previsionali e supporto alle decisioni.
• Interazione continua con comunità pubbliche e private per allineare metodi e strumenti a bisogni operativi reali.

Lo Spoke ha progettato un ecosistema di strumenti riusabili per simulare processi complessi, come frane, alluvioni, terremoti, incendi, eruzioni, sversamenti in mare, applicando metodologie trasferibili verso enti pubblici e imprese. Le linee di lavoro comprendono l’elaborazione di dataset multisorgente, lo sviluppo di modelli numerici HPC ad alta risoluzione e l’impiego di explainable AI per l’identificazione precoce di segnali critici e anomalie. L’organizzazione su work package tematici copre l’intera catena del rischio: generazione di scenari dinamici; inventari di vulnerabilità; simulazioni multihazard; valutazioni fisiche ed economiche degli effetti; analisi della resilienza di comunità e infrastrutture; strategie di mitigazione basate su evidenze quantitative. La messa a fattor comune delle conoscenze è supportata da piattaforme di condivisione dati dedicate.

Per connettere ricerca e applicazione pratica, lo Spoke 5 ha attivato collaborazioni strutturate con partner istituzionali e industriali. Le attività includono co-progettazione di workflow e procedure decisionali, interoperabilità e standardizzazione dei dati ambientali, integrazione di rilievi di campo e remote sensing nei gemelli digitali territoriali, oltre a modelli HPC e librerie ottimizzate per architetture moderne. Questo lavoro congiunto ha favorito metodologie replicabili per la valutazione dei rischi e per la programmazione di interventi su asset strategici.

Le soluzioni sviluppate migliorano prevenzione, pianificazione e risposta alle emergenze, mettendo a disposizione dati più affidabili e scenari coerenti a supporto di decisioni tempestive. I risultati sono riutilizzabili in ambiti come assicurazioni, energia, trasporti, finanza e pubblica amministrazione, abilitando attività che vanno dalla stima della vulnerabilità di infrastrutture alla gestione di incendi e inondazioni, fino alla simulazione della dispersione degli inquinanti in mare. L’adozione di AI, HPC e Digital Twin consente valutazioni più puntuali dell’impatto e rafforza la capacità del Paese di gestire il rischio in modo informato.

leader: Roberto Bellotti (roberto.bellotti@ba.infn.it)

Co-leader: Bruno Rubino (bruno.rubino@univaq.it) – Paola Inverardi (paola.inverardi@gssi.it)