Digital Twin ambientali: una nuova frontiera per seguire i mutamenti ecosistemici?

Una serie di interviste dedicate all’innovazione tecnologica e al pensiero progettuale: esploriamo le storie dietro invenzioni e soluzioni che rispondono a sfide reali. Un’occasione per approfondire processi creativi, approcci metodologici e impatti concreti sul mercato e sulla società.

L'articolo è di Francesca Montuschi, del Settore della comunicazione e informazione del dipartimento.

La capacità di osservare e analizzare l’evoluzione dei fenomeni climatici, interpretandoli in relazione ai processi che regolano la biodiversità, rappresenta un presupposto fondamentale per la gestione sostenibile del territorio. Allo stesso tempo, è fondamentale garantire che i dati ambientali non siano soltanto accessibili, ma anche strutturati e interpretabili, al fine di supportare efficacemente una pluralità di attori, dalla comunità scientifica ai decisori politici, fino alla società civile. È in questo quadro che si colloca DISCOV.ER, un progetto di ricerca volto allo sviluppo di un digital twin ambientale di aree ad alto valore naturalistico e turistico, il Parco del Delta del Po. Il progetto, realizzato grazie ai Fondi europei della Regione Emilia-Romagna, è coordinato dal Centro Interdipartimentale di Ricerca Industriale sulle Tecnologie dell'Informazione e della Comunicazione (CIRI ICT) con la supervisione scientifica della prof. Catia Prandi, del Dipartimento di Informatica – Scienza e Ingegneria, che da anni conduce ricerche nell’ambito degli intelligent environment, della human-data interaction e dei sistemi digitali partecipativi. L’obiettivo non è soltanto descrittivo, ma predittivo: costruire una rappresentazione digitale capace di supportare l’analisi della sostenibilità ecosistemica, l’individuazione di criticità legate al cambiamento climatico e la valutazione di scenari futuri.

Digital Twin e Human-Centered Design da un lato per monitorare l’evoluzione della biodiversità e tracciare i cambiamenti climatici, dall’altro per aumentarne la consapevolezza pubblica. Perché questi due aspetti sono strettamente interconnessi?

Il cambiamento climatico è, di fatto, un fenomeno sistemico e progressivo: molti dei suoi effetti non sono immediatamente visibili o direttamente attribuibili a una singola causa. Il rischio è che rimanga astratto, percepito come distante. Monitorare significa raccogliere dati affidabili nel tempo, ma senza consapevolezza quei dati restano confinati agli addetti ai lavori. DISCOV.ER nasce proprio dall’esigenza di collegare due livelli: produrre conoscenza scientifica solida e, allo stesso tempo, renderla accessibile, interpretabile e coinvolgente per un pubblico più ampio.

Al centro del progetto lo sviluppo di un Digital Twin del Delta del Po. Quali adattamenti metodologici sono stati necessari per un ecosistema aperto e in continua evoluzione? 

La principale differenza riguarda il grado di controllo sul sistema. Nei contesti industriali il digital twin modella processi progettati, relativamente stabili e governati da regole note; negli ecosistemi naturali, invece, ci confrontiamo con sistemi aperti, complessi e intrinsecamente incerti e non controllabili. Questo richiede un cambio di prospettiva: il digital twin ambientale non può aspirare ad una rappresentazione esaustiva o deterministica. Dal punto di vista metodologico, ciò implica l’adozione di modelli probabilistici e adattivi, capaci di incorporare diverse forme di incertezza e di evolvere nel tempo. Inoltre, diventa centrale la capacità di gestire dati incompleti o rumorosi, nonché di integrare conoscenza e osservazioni empiriche. Il digital twin, in questo contesto, va inteso più come un dispositivo cognitivo di supporto all’interpretazione che come un modello chiuso e definitivo del sistema reale.

DISCOV.ER integra dati provenienti da sensori, modelli di intelligenza artificiale e contributi di citizen science. Come affrontare qualità, affidabilità e confrontabilità di fonti con diversi livelli di incertezza?

Una delle sfide centrali è la trustworthiness del dato. In DISCOV.ER integriamo dati provenienti da sensori progettati ad hoc, dati derivati da elaborazioni AI e dati raccolti attraverso pratiche di citizen science, incluse immagini, video e audio. Queste fonti hanno livelli di affidabilità, granularità e continuità molto diversi. La ricerca non consiste solo nell’aggregarle, ma nel qualificarle, contestualizzarle e renderle interoperabili, in linea con la strategia europea sui dati e nel pieno rispetto del GDPR. Il risultato atteso è una fonte informativa credibile, a supporto sia della ricerca sia dei decisori pubblici. Dal punto di vista epistemico, questi modelli forniscono scenari plausibili, non certezze. Il loro valore risiede nella capacità di esplorare scenari what‑if e di supportare il ragionamento decisionale, piuttosto che nel produrre previsioni puntuali.

Citizen science: non solo raccogliere dati, ma per costruire una relazione tra le persone e il territorio.

Il nostro approccio segue le linee di ricerca su human-centered sensing e participatory design, permette di aumentare la sensibilità verso i temi della biodiversità e al tempo stesso di arricchire il digital twin con informazioni che i sensori tradizionali non possono catturare. L’inclusione dei cittadini come attori attivi introduce una dimensione socio‑tecnica che incide direttamente sull’architettura del sistema. Dal punto di vista tecnico, richiede strumenti di raccolta dati accessibili, robusti e in grado di gestire contributi asincroni e non uniformi. Dal punto di vista concettuale, implica una revisione dell’idea tradizionale di osservatore “esterno” e neutrale. La modellazione ambientale diventa così un processo partecipato e iterativo, in cui i dati non sono solo misure, ma anche espressione di pratiche, percezioni e relazioni con il territorio.

Uno degli obiettivi dichiarati è anche il rilancio dell’eco‑turismo. In che modo la tecnologia può favorire uno sviluppo sostenibile del territorio?

La tecnologia può trasformare il modo in cui un territorio viene raccontato e vissuto. In DISCOV.ER sviluppiamo servizi innovativi basati su data visualization, game thinking e realtà aumentata, pensati per diversi pubblici: cittadini, turisti, scuole, bambini. L’idea è offrire un accesso immersivo ai dati ambientali, che permetta di comprendere il valore e la fragilità degli ecosistemi. Un turismo più consapevole è anche un turismo più sostenibile, capace di generare valore economico senza compromettere il patrimonio naturale.

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