MAP - Magazine Alumni Politecnico di Milano #8 - AUTUNNO 2020 - EDIZIONE SPECIALE COVID-19
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MAP - Magazine Alumni Politecnico di Milano #8 - AUTUNNO 2020 - EDIZIONE SPECIALE COVID-19

Il Magazine dei Designer, Architetti, Ingegneri del Politecnico di Milano - Numero 8 - Autunno 2020 - Edizione Speciale Covid-19

Il Magazine dei Designer, Architetti, Ingegneri del Politecnico di Milano - Numero 8 - Autunno 2020 - Edizione Speciale Covid-19

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<strong>MAP</strong> <strong>EDIZIONE</strong> <strong>SPECIALE</strong> - La ricerca e i ricercatori del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

che, nel <strong>2020</strong>, si sono occupati <strong>di</strong> temi legati alla pandemia <strong>di</strong> coronavirus

Ferruccio Resta e il <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> domani • Dossier: i numeri del Poli • La nuova piazza Leonardo • Renzo Piano: 100<br />

alberi tra le aule • Gian Paolo Dallara e DynamiΣ: la squadra corse del Poli • PoliSocial: il 5x1000 del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong> • Gioco <strong>di</strong> squadra: tutto lo sport del <strong>Politecnico</strong> • Guido Canali, l’architettura<br />

tra luce e materia • Paola Antonelli, dal Poli al MoMA <strong>di</strong> New York • Zehus Bike+ e<br />

Volata Cycles, le bici del futuro • Paolo Favole e la passerella sopra Galleria Vittorio Emanuele • Marco Mascetti:<br />

ripensare la Nutella • I mon<strong>di</strong> migliori <strong>di</strong> Amalia Ercoli Finzi e Andrea Accomazzo • Nel cielo con Skyward e Airbus<br />

<strong>MAP</strong> <strong>EDIZIONE</strong> <strong>SPECIALE</strong> - La ricerca e i ricercatori del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

che, nel <strong>2020</strong>, si sono occupati <strong>di</strong> temi legati alla pandemia <strong>di</strong> coronavirus<br />

Cari <strong>Alumni</strong>, vi racconto il Poli <strong>di</strong> domani: lettera aperta del rettore Ferruccio Resta • La community <strong>Alumni</strong> raccontata da Enrico Zio • Atlante<br />

geografico degli <strong>Alumni</strong> • Il Poli che verrà, raccontato dal prorettore delegato Emilio Farol<strong>di</strong> • Vita da studente <strong>di</strong> fine ‘800 • Come si aggiusta<br />

il Duomo <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> • L’ingegnere del superponte • Una designer per astronauti • La chitarra <strong>di</strong> Lou Reed, firmata Polimi • Architettura<br />

italiana in Australia • VenTo: la pista ciclabile che parte dal Poli • Fubles, gli ingegneri del calcetto • Il parco termale più grande d’Europa<br />

• Gli ingegneri del tram storico <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> • Polisocial Award: un premio all’impegno sociale • Nuovo Cinema Anteo • Caro Poli ti scrivo<br />

1 <strong>MAP</strong> <strong>Magazine</strong> <strong>Alumni</strong> Polimi<br />

Quando ero studente al Poli • Dottori <strong>di</strong> ricerca alle frontiere della conoscenza • Dove si costruisce il futuro del mondo • Poli da Olimpo • Mi<br />

ricordo la Casa dello Studente • La Nuova Biblioteca Storica • Il telescopio che guarda in<strong>di</strong>etro nel tempo • Speciale Forbes: Lorenzo Ferrario,<br />

Gio Pastori • Big (Designer) Data • L’architetto, e il suo bracciale, salvavita • L’ingegnere che pulisce gli oceani • Il nuovo Cantiere Bonar<strong>di</strong> <strong>di</strong><br />

Renzo Piano • L’uomo che sente tutto dell’America • La Gazzetta del <strong>Politecnico</strong> • <strong>Alumni</strong> da Po<strong>di</strong>o: Fabio Novembre, Stefano Boeri • Tutte<br />

le Ferrari dell’ing. Fioravanti • I ragazzi del Circles • PoliHub, l’incubatore <strong>di</strong> talenti • <strong>19</strong>68-2018 in Piazza Leonardo • Lettere alla redazione<br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

<strong>Alumni</strong>, il biglietto da visita del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> - Il Poli sotto la lente d'ingran<strong>di</strong>mento - Dove va il tuo 5x1000: il Poli per il<br />

sociale - Qui costruiamo il mondo del futuro - Un ingegnere in sala operatoria - Il primo italiano nell’Olimpo dei data scientist -<br />

Made in Italy che fa impazzire il Giappone - Aerei per il futuro - Come ci cureremo nel futuro? - I Navigli del domani - Aeroporto<br />

Marco Polo: destinazione 2027 - Viaggio verso Mercurio Bepicolombo - Campus Bonar<strong>di</strong>: come sarà nel <strong>2020</strong>? - La Gazza del Poli -<br />

Il Mondo Nuovo: un paese senza barriere - La ciclopista più bella del mondo - Tuv Italia - Storia <strong>di</strong> un fuorisede, <strong>di</strong> una volta<br />

1<br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Il Poli ai raggi X - <strong>Milano</strong> si rifà il look - 5 nuove cattedre per il mondo che cambia - Qui costruiamo il mondo del futuro, parte 3 - CIRC eV,<br />

Il Poli<br />

l'economia<br />

sotto la lente<br />

circolare<br />

d'ingran<strong>di</strong>mento<br />

gira al <strong>Politecnico</strong><br />

- Ricerca<br />

- Galleria<br />

a alto impatto<br />

del vento<br />

sociale<br />

- La <strong>di</strong>versity<br />

- Qui costruiamo<br />

è pop - L'ingegnere<br />

il mondo del<br />

con<br />

futuro,<br />

la testa<br />

parte<br />

fra gli<br />

2 -<br />

asteroi<strong>di</strong>...<br />

Un ingegnere<br />

- ...E<br />

in<br />

l'ingegnere<br />

sala<br />

del<br />

tempo - La mano robotica, umana - Infineon - Fabio Cannavale, serial startupper - Mappa <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> (e dei progetti degli alumni) - Bovisa a<br />

operatoria - Il primo italiano nell’Olimpo dei data scientist - Made in Italy che fa impazzire il Giappone - Il cielo (non) è il limite - Come<br />

colori - Polimisport: sempre in movimento - Giuriati, il centro sportivo si riqualifica al centro del Poli - Anno nuovo, reunion 20 - I giorni <strong>di</strong> Natta<br />

ci cureremo nel futuro? - I Navigli del domani - Aeroporto Marco Polo: destinazione 2027 - Viaggio verso Mercurio - <strong>Milano</strong>: come sarà nel<br />

<strong>2020</strong>? - La Gazza del Poli - Il Mondo Nuovo: un paese senza barriere - La ciclopista più bella del mondo - Storia <strong>di</strong> un fuorisede, <strong>di</strong> una volta<br />

1<br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Il Poli ai raggi X - <strong>Milano</strong> si rifà il look - 5 nuove cattedre per il mondo che cambia - Qui costruiamo il mondo del futuro, parte 3 - CIRC eV,<br />

l'economia circolare gira al <strong>Politecnico</strong> - Galleria del vento - La <strong>di</strong>versity è pop - L'ingegnere con la testa fra gli asteroi<strong>di</strong>... - ...E l'ingegnere del<br />

tempo - La mano robotica, umana - Infineon - Fabio Cannavale, serial startupper - Mappa <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> (e dei progetti degli alumni) - Bovisa a<br />

colori - Polimisport: sempre in movimento - Giuriati, il centro sportivo si riqualifica al centro del Poli - Anno nuovo, reunion 20 - I giorni <strong>di</strong> Natta<br />

1<br />

Buona lettura.<br />

Cari <strong>Alumni</strong>,<br />

in queste pagine traspare l’impegno corale<br />

del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> in questo <strong>2020</strong> a <strong>di</strong>r<br />

poco intenso. Un impegno che abbiamo voluto<br />

raccontarvi, in cui abbiamo creduto noi della<br />

redazione insieme a tutti i docenti che hanno<br />

collaborato a questo numero, de<strong>di</strong>candoci del<br />

tempo prezioso. Anzitutto quin<strong>di</strong> ringrazio <strong>di</strong><br />

cuore tutti i ricercatori che hanno partecipato.<br />

Naturalmente, questa raccolta è tutt’altro che<br />

completa: il cartello “lavori in corso” è sempre<br />

appeso alla porta del <strong>Politecnico</strong> e, nei prossimi<br />

mesi, continueremo ad aggiornarvi sui risultati e<br />

sui progetti a tema covid che non hanno trovato<br />

spazio in questo numero. Vi invito quin<strong>di</strong> a<br />

continuare a seguirci e a scriverci per con<strong>di</strong>videre<br />

le vostre impressioni; e, soprattutto, vi invito a<br />

dare il vostro sostegno economico al progetto<br />

<strong>MAP</strong>, un progetto che è ormai entrato a far parte<br />

della tra<strong>di</strong>zione politecnica e che ha bisogno <strong>di</strong><br />

tutti voi per poter continuare a vivere.<br />

Federico Colombo<br />

Direttore <strong>Magazine</strong> <strong>Alumni</strong> <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Dirigente Area Ricerca, Innovazione e Corporate Relations<br />

<strong>MAP</strong><br />

<strong>Magazine</strong> <strong>Alumni</strong> Polimi<br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

<strong>MAP</strong><br />

<strong>Magazine</strong> <strong>Alumni</strong> Polimi<br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

<strong>MAP</strong><br />

<strong>Magazine</strong> <strong>Alumni</strong> Polimi<br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

La rivista degli architetti, designer e ingegneri del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Numero 1 - Primavera 2017<br />

Numero 3 _ Primavera 2018<br />

Numero 4 _ Autunno 2018<br />

Numero 5 _ Primavera 20<strong>19</strong><br />

Numero 6 _ Autunno 20<strong>19</strong><br />

Numero 6 _ Autunno 20<strong>19</strong><br />

Numero 6 _ Autunno 20<strong>19</strong><br />

N°1 - PRIMAVERA 2017<br />

N°2 - <strong>AUTUNNO</strong> 2017<br />

N°3 - PRIMAVERA 2018<br />

N°4 - <strong>AUTUNNO</strong> 2018<br />

N°5 - PRIMAVERA 20<strong>19</strong><br />

N°6 - <strong>AUTUNNO</strong> 20<strong>19</strong><br />

N°7 - PRIMAVERA <strong>2020</strong><br />

PROSSIMO NUMERO<br />

N°8 - <strong>AUTUNNO</strong> <strong>2020</strong><br />

N°9 - PRIMAVERA 2021<br />

Unisciti ai <strong>19</strong>00 <strong>Alumni</strong> che rendono possibile la redazione, la stampa e la <strong>di</strong>stribuzione <strong>di</strong> <strong>MAP</strong>.<br />

Modalità <strong>di</strong> pagamento:<br />

Contributi annuali possibili<br />

· On line: sul portale > www.dona.polimi.it<br />

· Bollettino postale: <strong>Alumni</strong>Polimi Association – c/c postale: n.46077202<br />

Piazza Leonardo da Vinci 32, 20133 <strong>Milano</strong><br />

· Bonifico bancario: Banca popolare <strong>di</strong> Sondrio Agenzia 21 – <strong>Milano</strong><br />

IBAN: IT90S0569601620000010002X32<br />

BIC/SWIFT: POSOIT2108Y<br />

70€<br />

Standard<br />

120€<br />

Senior<br />

250€<br />

Silver<br />

500€<br />

Gold<br />

· Presso il nostro ufficio: <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, piazza Leonardo da Vinci, 32. E<strong>di</strong>ficio 1, piano terra<br />

In questi mesi, a causa delle misure per contenere il contagio, gli orari possono variare. Per verificare scrivere a sostieni@polimi.it

<strong>MAP</strong><br />

<strong>Magazine</strong> <strong>Alumni</strong> Polimi<br />

La rivista degli architetti,<br />

designer e ingegneri<br />

del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

5<br />

DAL RETTORATO<br />

6<br />

Federico Colombo<br />

Dirigente Area Ricerca, Innovazione e Corporate Relations,<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Membri del Comitato E<strong>di</strong>toriale<br />

Arianna Bellini<br />

International Community Manager<br />

<strong>Alumni</strong>Polimi Association - <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Alessio Can<strong>di</strong>do<br />

Communication and graphic designer<br />

<strong>Alumni</strong>Polimi Association - <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Ivan Ciceri<br />

Fundraising Manager<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Luca Lorenzo Pagani<br />

Communication Manager<br />

<strong>Alumni</strong>Polimi Association - <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Francesca Saracino<br />

Head of CareerService<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Diego Scaglione<br />

Head of Corporate Relations and Continuing<br />

Education - <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Irene Zreick<br />

Coor<strong>di</strong>namento e<strong>di</strong>toriale <strong>MAP</strong><br />

<strong>Alumni</strong>Polimi Association - <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Better Days srl (www.betterdays.it)<br />

Progetto grafico: Stefano Bottura<br />

Caporedattore Betterdays: Valerio Millefoglie<br />

Redazione: Carmela Menzella, Giulio Pons,<br />

Elisabetta Limone, Vito Selis, Paola Delicio<br />

Impaginazione: Giulia Cortinovis, Pietro Martina<br />

Si ringraziano i colleghi del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> che<br />

hanno collaborato a questo numero: Stefania Fornoni,<br />

Sara Gennari, Daniele Piacenza (<strong>Alumni</strong> <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong>); Elisabetta Caregnato (Fondazione <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong>); Barbara Corallo (Fundraising); Elena Rostan<br />

(Relazioni Me<strong>di</strong>a); Annalisa Balloi, Barbara Colombo<br />

e Paola Bagnoli (Trasferimento Tecnologico); Stefania<br />

Grotti, Gianluca Pappalardo e Stefania Suevo (Ufficio<br />

Ricerca); Monica Lancini (Segreteria del Rettore).<br />

Stampa<br />

AGF S.p.A.<br />

Via del Tecchione, 36-36A<br />

20098 - Sesto Ulteriano<br />

San Giuliano Milanese (Mi)<br />

www.agfsolutions.it<br />

E<strong>di</strong>tore e Proprietario<br />

<strong>Alumni</strong>Polimi Association <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Presidente<br />

Prof. Enrico Zio<br />

Delegato del rettore per gli <strong>Alumni</strong><br />

Delegato del rettore per il Fundraising in<strong>di</strong>viduale<br />

Piazza Leonardo da Vinci, 32 - 20133 <strong>Milano</strong><br />

T. +39.02 2399 3941 - F. +39.02 2399 9207<br />

alumni@polimi.it - www.alumni.polimi.it<br />

PIVA 11797980155 - CF 80108350150<br />

Pubblicazione semestrale<br />

Numero 8 - Autunno <strong>2020</strong><br />

Registrazione presso il Tribunale <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> n°89<br />

del 21 febbraio 2017<br />

UN NUMERO<br />

<strong>SPECIALE</strong><br />

PER PROGETTI<br />

SPECIALI<br />

10<br />

QUI COSTRUIAMO<br />

IL MONDO DEL FUTURO<br />

12<br />

DAL LOCKDOWN AL NEW<br />

NORMAL: COSA SIGNIFICA<br />

IN TERMINI DI MOBILITÀ<br />

PER LA CITTÀ DI MILANO?<br />

16<br />

LA DOMANDA CHE CI<br />

FACCIAMO TUTTI, IN TUTTO<br />

IL MONDO: DOVE AVVIENE<br />

IL CONTAGIO?<br />

<strong>19</strong><br />

TELECAMERE TERMICHE E<br />

INTELLIGENZA ARTIFICALE<br />

PER L'IDENTIFICAZIONE<br />

PRECOCE DEI SINTOMI<br />

20<br />

<strong>COVID</strong>-HOME: COME<br />

SENTIRSI DI NUOVO A CASA,<br />

IN UNA CASA RINNOVATA<br />

22<br />

BLOCKCHAIN IN TEMPI DI<br />

PANDEMIA E MATEMATICA<br />

APPLICATA AL SERVIZIO<br />

SANITARIO PUBBLICO<br />

E PRIVATO<br />

RICERCA<br />

COME SI FA<br />

RICERCA AL<br />

POLITECNICO<br />

DI MILANO<br />

24<br />

MEV: UN SOLO VENTILATORE<br />

POLMONARE PER DIECI PAZIENTI<br />

26<br />

UNA FOTOGRAFIA DELL'ITALIA<br />

PRIMA E DOPO IL LOCKDOWN<br />

28<br />

IL MODELLO SISTEMICO<br />

PER LA GESTIONE<br />

DELL'UNLOCK PROPOSTO<br />

DAL POLITECNICO DI MILANO<br />

30<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>: UN METODO<br />

INNOVATIVO PER MONITORARE<br />

L’EVOLUZIONE DELLA PANDEMIA<br />

32<br />

SUPPLY CHAIN FINANCE:<br />

DIETRO L'EMERGENZA<br />

SANITARIA C'È ANCHE<br />

QUELLA ECONOMICO-SOCIALE<br />

34<br />

STRATEGIE PER CITTÀ<br />

RESILIENTI ALLE EPIDEMIE<br />

38<br />

COME CONTROLLARE<br />

L'EPIDEMIA DI SARS-COV-2?

40<br />

UN RESPIRATORE MECCANICO<br />

SEMPLICE E MENO COSTOSO<br />

PER LE PRE-ICU<br />

56<br />

HEALTH ANAYTICS: I DATI AL<br />

SERVIZIO DELLA SALUTE<br />

72<br />

COME ACCELLERARE LA<br />

SCOPERTA DI VACCINI<br />

CONTRO IL CORONAVIRUS?<br />

42<br />

I DIAGNOSTICATI<br />

<strong>COVID</strong> SONO LA PUNTA<br />

DELL'ICEBERG.<br />

COSA C'È SOTTO?<br />

44<br />

DI FRONTE ALL'EMERGENZA,<br />

RIDURRE I TEMPI DI REAZIONE<br />

CON LA STAMPA 3D<br />

46<br />

UN SIMULATORE<br />

FISICO DI PAZIENTE NEL<br />

LABORATORIO LABS -<br />

ARTIFICIAL ORGANS DEL<br />

POLITECNICO DI MILANO<br />

48<br />

STRATEGIE DI CONTRASTO<br />

AL CORONAVIRUS: AGIRE<br />

REGIONE PER REGIONE<br />

FA LA DIFFERENZA<br />

50<br />

IL "LATO UMANO" DEL<br />

VIRUS: EXPLORING HUMAN<br />

BEHAVIOR IN A PANDEMIC<br />

SCENARIO<br />

52<br />

L'INTELLIGENZA<br />

ARTIFICIALE AL SERVIZIO<br />

DEL TRACCIAMENTO<br />

DEL CONTAGIO<br />

53<br />

IN CASO DI EPIDEMIA E<br />

LOCKDOWN, COME MEDIARE<br />

TRA RISCHIO SANITARIO<br />

E RISCHIO ECONOMICO?<br />

54<br />

LA FORZA DELL'INFEZIONE:<br />

MEDIARE TRA LOCKDOWN E<br />

RIPRESA DELLE ATTIVITÀ<br />

60<br />

COSA C'È SOTTO: LA <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

VISTA DAL SOTTOSUOLO<br />

64<br />

LA MATEMATICA PER<br />

PREVEDERE QUANDO NE<br />

SAREMO FUORI O RILEVARE<br />

ALLERTE PRECOCI<br />

66<br />

SPAZI DI LAVORO DURANTE<br />

LA PANDEMIA <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>:<br />

QUALI IMPATTI SULLA<br />

PRODUTTIVITÀ DEL LAVORO?<br />

68<br />

È STATO TROVATO UN FARMACO<br />

CANDIDATO A CONTRASTARE<br />

IL VIRUS SARS-COV-2,<br />

RESPONSABILE DELLA <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

70<br />

POLICHINA: IL LIQUIDO<br />

IGENIZZANTE MADE IN<br />

POLITECNICO, OLTRE 100<br />

MILA LITRI IN DUE MESI<br />

88<br />

ARIA NUOVA<br />

CON NARVALO:<br />

LA NUOVA<br />

GENERAZIONE<br />

DI MASCHERINE<br />

INTELLIGENTI<br />

73<br />

LA CURVA DEL RECUPERO<br />

74<br />

LE MASCHERINE<br />

DI PROTEZIONE<br />

DALL'AEROSPAZIO<br />

78<br />

SECURE MULTIPARTY<br />

COMPUTATION E 5G PER<br />

IDENTIFICARE I FOCOLAI<br />

80<br />

SCENARI A CONFRONTO:<br />

UN'ANALISI DELLA MOBILITÀ<br />

IN MOZAMBICO E IN<br />

LOMBARDIA DURANTE LA<br />

PANDEMIA<br />

84<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>: YUMI, IL ROBOT<br />

COLLABORATIVO PER<br />

ANALIZZARE UN MAGGIOR<br />

NUMERO DI TEST SIEROLOGICI<br />

86<br />

UNA FOTOGRAFIA<br />

DEL CONTAGIO GIORNO<br />

PER GIORNO<br />

SPIN-OFF: DAL LABORATORIO ALL'IMPRESA<br />

92<br />

UN METODO<br />

INNOVATIVO<br />

PER LA<br />

DIAGNOSI<br />

POLMONARE

1<br />

DAL RETTORATO<br />

4

UN NUMERO<br />

<strong>SPECIALE</strong><br />

PER PROGETTI<br />

SPECIALI<br />

Lettera <strong>di</strong> apertura da parte del<br />

Presidente <strong>Alumni</strong> e delegato del rettore<br />

per gli <strong>Alumni</strong> del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

Cari <strong>Alumni</strong>,<br />

bentornati sulle pagine <strong>di</strong> <strong>MAP</strong>. Questo, come vi accorgerete, è un numero un po’<br />

speciale: un numero monografico che raccoglie alcune delle attività <strong>di</strong> ricerca al<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> sulla pandemia <strong>di</strong> coronavirus.<br />

Tutti voi avete stu<strong>di</strong>ato sui banchi (e alcuni anche sugli sgabelli) del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong>, ma forse non siete pienamente consapevoli del ruolo che l’Ateneo ricopre<br />

nel panorama della ricerca nazionale e internazionale. Le ricerche che i docenti e<br />

i ricercatori portano avanti giorno dopo giorno costituiscono le fondamenta del<br />

sapere <strong>Politecnico</strong>.<br />

In questi mesi, inevitabilmente è emerso un focus importante sulla gestione della<br />

crisi pandemica che stiamo vivendo. Anche il <strong>Politecnico</strong> si è attivato, sicuramente<br />

per garantire continuità alla formazione dei suoi studenti, ma non solo. Tanti<br />

ricercatori hanno messo le loro competenze a <strong>di</strong>sposizione e il loro tempo al<br />

servizio della comunità, avviando stu<strong>di</strong> e ricerche <strong>di</strong> soluzioni per fronteggiare la<br />

situazione <strong>di</strong> crisi che ci coinvolge tutti.<br />

Noi dell’Associazione <strong>Alumni</strong>, e io personalmente come delegato del rettore agli<br />

<strong>Alumni</strong>, abbiamo il compito <strong>di</strong> tenervi aggiornati su e coinvolti con il <strong>Politecnico</strong>,<br />

anche nelle sue ricerche e contestualmente all’impatto che queste hanno sul<br />

mondo in cui viviamo. Tenendo fede al nostro compito, in questo numero abbiamo<br />

chiesto ad alcuni dei nostri ricercatori <strong>di</strong> raccontare quello che hanno stu<strong>di</strong>ato in<br />

questi mesi e compreso sui meccanismi <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione del virus, sull’effetto delle<br />

misure <strong>di</strong> mitigazione dell’impatto della pandemia, sui nuovi mo<strong>di</strong> per affrontare<br />

i rischi globali in generale.<br />

Non mi resta che augurarvi una buona lettura.<br />

Enrico Zio<br />

Illustrazione: United Nations <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

Response Creative Content Hub.<br />

5

DAL RETTORATO<br />

1<br />

COME SI FA<br />

RICERCA AL<br />

POLITECNICO<br />

DI MILANO<br />

Intervista a Donatella Sciuto, prorettrice e delegata del rettore alla ricerca<br />

Al <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> lavorano<br />

oltre 3.500 ricercatori (tra docenti,<br />

ricercatori, assegnisti e dottoran<strong>di</strong>) su<br />

moltissimi temi <strong>di</strong> ricerca scientifica e<br />

tecnologica con un importante impatto<br />

sul mondo che ci circonda. Ne abbiamo<br />

parlato con la prorettrice.<br />

Professoressa Sciuto, ci può dare un<br />

quadro della strategia del <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> relativamente alla ricerca<br />

accademica? Come si posiziona<br />

l’Ateneo in Europa?<br />

Esistono <strong>di</strong>verse forme <strong>di</strong><br />

finanziamento istituzionale che<br />

arrivano dal Ministero, dalle Regioni<br />

e da altre istituzioni. La maggior parte<br />

dei fon<strong>di</strong> arrivano dall’Unione Europea.<br />

Nell’ambito del programma Horizon (lo<br />

strumento della Commissione europea<br />

per il finanziamento alla ricerca),<br />

dal 2014 al <strong>2020</strong> abbiamo ricevuto<br />

finanziamenti per 400 progetti, per<br />

un totale <strong>di</strong> 177 milioni <strong>di</strong> euro. Siamo<br />

il primo ateneo italiano e tra i primi<br />

15 in Europa per la nostra capacità <strong>di</strong><br />

attrarre “grant”, cioè finanziamenti,<br />

dall’Unione Europea.<br />

Su cosa si concentra la ricerca<br />

finanziata dalla Commissione europea?<br />

Tocca moltissimi temi, in questi ultimi<br />

anni i maggiori che ci hanno visti<br />

coinvolti sono quelli del <strong>di</strong>gitale, dello<br />

sviluppo industriale, dei materiali, dello<br />

spazio e dell’energia. Sono temi su cui<br />

come Ateneo siamo forti. Stiamo anche<br />

crescendo sulle life science e, nel<br />

prossimo programma Horizon (Horizon<br />

Europe, che coprirà gli anni tra il 2021<br />

e il 2027), saranno attivate cinque<br />

missioni <strong>di</strong> ricerca specifiche nelle quali<br />

possiamo giocare un ruolo importante<br />

con le nostre competenze scientifiche,<br />

per esempio nei cambiamenti climatici<br />

e nella trasformazione sistemica verso<br />

la neutralità climatica delle città.<br />

Inoltre il Green Deal porterà ulteriori<br />

opportunità <strong>di</strong> attivare progetti<br />

cooperativi <strong>di</strong> ricerca su tutte le aree <strong>di</strong><br />

ricerca del <strong>Politecnico</strong>.<br />

Quali sono i punti su cui<br />

strategicamente stiamo investendo<br />

per migliorare la nostra capacità <strong>di</strong><br />

ricerca?<br />

La situazione ideale vedrebbe un<br />

<strong>Politecnico</strong> con più dottoran<strong>di</strong>.<br />

I dottoran<strong>di</strong>, insieme ai giovani<br />

ricercatori (come i post-doc e gli<br />

assegnisti) sono importantissimi<br />

perché iniettano nuova linfa nel<br />

sistema della ricerca. Hanno passione,<br />

energia, nuove idee e tempo da<br />

de<strong>di</strong>care verticalmente e intensamente<br />

a problemi e temi molto specifici.<br />

Rispetto al contesto internazionale<br />

questo è un punto su dobbiamo<br />

crescere e infatti da <strong>di</strong>versi anni<br />

stiamo investendo in questa <strong>di</strong>rezione.<br />

Questo, a sua volta, sta già avendo<br />

6

«Nell’ambito del programma Horizon<br />

(lo strumento della Commissione europea per il<br />

finanziamento alla ricerca), dal 2014 al <strong>2020</strong> abbiamo<br />

ricevuto finanziamenti per 400 progetti, per un totale<br />

<strong>di</strong> 177 milioni <strong>di</strong> euro. Siamo il primo ateneo italiano e<br />

tra i primi 15 in Europa per la nostra capacità <strong>di</strong> attrarre<br />

“grant”, cioè finanziamenti, dall’Unione Europea»<br />

ricadute positive su tutto il sistema<br />

politecnico, in cui ricerca e <strong>di</strong>dattica si<br />

contaminano continuamente.<br />

In che modo il <strong>Politecnico</strong> sta<br />

investendo sui giovani ricercatori?<br />

Abbiamo lavorato tanto per<br />

incrementare il numero <strong>di</strong> borse <strong>di</strong><br />

dottorato, in parte finanziandole con<br />

fon<strong>di</strong> <strong>di</strong> Ateneo, in parte stimolando<br />

le aziende all’interno <strong>di</strong> accor<strong>di</strong> <strong>di</strong><br />

collaborazione che includono la<br />

possibilità <strong>di</strong> finanziare queste borse.<br />

Abbiamo avviato un programma con<br />

Assolombarda e Fondazione Cariplo per<br />

cercare <strong>di</strong> coinvolgere anche le PMI e<br />

incentivarle a vedere il dottorato come<br />

una risorsa. Stiamo investendo anche<br />

nei passi successivi, cioè nell’offrire una<br />

maggiore forma <strong>di</strong> stabilità ai contratti<br />

dei ricercatori dopo il dottorato. Nel<br />

piano strategico 2017-<strong>2020</strong> avevamo<br />

l’obiettivo <strong>di</strong> assumere 100 nuovi<br />

ricercatori, obiettivo che è stato<br />

raggiunto e superato. Per il triennio<br />

<strong>2020</strong>-2022, preve<strong>di</strong>amo <strong>di</strong> incrementare<br />

il numero dei ricercatori <strong>di</strong> un ulteriore<br />

20%. Parallelamente, abbiamo avviato<br />

un programma <strong>di</strong> talent development<br />

per sostenere i giovani e renderli più<br />

competitivi nell’acquisizione <strong>di</strong> grant<br />

europei e in generale sul mercato<br />

internazionale della ricerca.<br />

E invece, per quanto riguarda i<br />

laboratori? “Come sta” il Poli da<br />

questo punto <strong>di</strong> vista?<br />

Anche su questo fronte siamo<br />

posizionati abbastanza bene.<br />

Abbiamo alcuni laboratori che<br />

rappresentano un asset importante<br />

a livello internazionale, ne cito<br />

due fra tutti: la Galleria del Vento<br />

e Polifab, la nostra clean-room (ne<br />

abbiamo parlato negli scorsi numeri,<br />

n.d.r.). Sono esempi trainanti ma non<br />

sono gli unici. Bisogna rimanere al<br />

passo, gli strumenti evolvono nel<br />

tempo e necessitano investimenti e<br />

aggiornamenti continui, soprattutto per<br />

quanto riguarda la ricerca <strong>di</strong> frontiera.<br />

L’obiettivo del <strong>Politecnico</strong> è quello <strong>di</strong><br />

continuare a potenziare i laboratori,<br />

in particolare quelli sperimentali,<br />

«Tante aziende<br />

oggi investono<br />

su progetti <strong>di</strong><br />

ricerca ad ampio<br />

respiro e a lungo<br />

termine, che non<br />

hanno magari<br />

un’applicazione<br />

nell’imme<strong>di</strong>ato»<br />

7

«Quando qualcuno<br />

fa ricerca lo fa<br />

perché gli piace<br />

stu<strong>di</strong>are una<br />

<strong>di</strong>sciplina o un<br />

tema, perché<br />

si appassiona<br />

a un problema.<br />

Noi partiamo da<br />

lì, poi c’è anche<br />

tutto il resto.<br />

La ricerca parte<br />

dalla passione»<br />

che hanno costi più elevati. In parte, i<br />

grant europei che arrivano tramite ERC<br />

(ve<strong>di</strong> nn. scorsi, n.d.r.) servono anche<br />

a tenere aggiornati i laboratori. D’altro<br />

canto, laboratori allo stato dell’arte<br />

sono con<strong>di</strong>zioni fondamentali per<br />

continuare ad attrarre i fon<strong>di</strong> europei.<br />

Inoltre, è anche molto importante<br />

fare rete con altri enti <strong>di</strong> ricerca. Per<br />

esempio, oggi sono moltissime le<br />

linee <strong>di</strong> ricerca aperte nel campo delle<br />

life science e della me<strong>di</strong>cina clinica.<br />

I nostri ricercatori lavorano fianco a<br />

fianco con me<strong>di</strong>ci, biologi ecc. negli<br />

ospedali e negli istituti <strong>di</strong> ricerca<br />

me<strong>di</strong>ci, con<strong>di</strong>videndo spazi e risorse,<br />

l’ospedale stesso <strong>di</strong>venta il laboratorio.<br />

A fianco della ricerca finanziata<br />

dall’Unione Europea, c’è quella<br />

“commissionata”, cioè sviluppata in<br />

collaborazione con le aziende. Come<br />

funziona? A quanto ammonta il valore<br />

dei finanziamenti alla ricerca erogati<br />

dalle aziende?<br />

Siamo nell’or<strong>di</strong>ne dei 40 milioni <strong>di</strong><br />

euro nel 20<strong>19</strong>, è il dato più aggiornato<br />

al momento. Non è così <strong>di</strong>versa,<br />

nella pratica, da quella finanziata<br />

dall’Unione Europea. Cambiano un po’<br />

le prospettive temporali, ma nemmeno<br />

troppo: tante aziende oggi investono su<br />

progetti <strong>di</strong> ricerca ad ampio respiro e a<br />

lungo termine, che non hanno magari<br />

un’applicazione nell’imme<strong>di</strong>ato. Se è<br />

vero che spesso questo tipo <strong>di</strong> progetti<br />

ha una relazione con i bisogni specifici<br />

dell’azienda, si tratta nella maggior<br />

parte dei casi <strong>di</strong> cercare soluzioni a<br />

problemi che oggi non hanno ancora<br />

visto risposte convincenti dal punto<br />

<strong>di</strong> vista scientifico, quin<strong>di</strong> sono un<br />

campo aperto. Non c’è una <strong>di</strong>visione<br />

netta tra ricerca <strong>di</strong> base e ricerca<br />

applicata. Questo vale soprattutto<br />

per i nostri partner strategici, con cui<br />

collaboriamo da molti anni. Nel caso <strong>di</strong><br />

collaborazioni nuove, la sfida è creare<br />

il legame tra i ricercatori e l’azienda,<br />

richiede <strong>di</strong> imparare a relazionarsi<br />

con una <strong>di</strong>mensione <strong>di</strong>versa da quella<br />

accademica. Altre volte, si fa fatica a<br />

far capire alle aziende che devono<br />

guardare oltre il day by day. La cultura<br />

aziendale va accompagnata nel capire<br />

che la ricerca è importante per lo<br />

sviluppo, anche se non porta a un<br />

riscontro imme<strong>di</strong>ato.<br />

Oltre alla <strong>di</strong>dattica e alla ricerca, il<br />

<strong>Politecnico</strong> ha previsto nel suo piano<br />

strategico anche una terza missione,<br />

quella dell’impatto sul contesto<br />

sociale, industriale e tecnologico. In<br />

che modo si misura questo impatto?<br />

Gli ambiti in cui si esercita questa terza<br />

missione sono moltissimi. Dal punto <strong>di</strong><br />

vista dell’impatto della ricerca, alcuni<br />

esempi sono 13 spin-off e i brevetti<br />

che generano innovazione e ricchezza<br />

sul territorio. 13 spin-off è un tipo <strong>di</strong><br />

start up che si sviluppa a partire da<br />

un’innovazione scientifica. Il <strong>Politecnico</strong><br />

ha registrato 90 brevetti e fondato<br />

13 spin- off nel 20<strong>19</strong>. Sono modalità<br />

«Il <strong>Politecnico</strong> ha registrato 90 brevetti e fondato<br />

13 spin- off nel 20<strong>19</strong>. Sono modalità che permettono<br />

ai ricercatori <strong>di</strong> non fermarsi al risultato ma <strong>di</strong><br />

applicarlo, <strong>di</strong> concretizzare la possibilità <strong>di</strong> andare<br />

sul mercato, <strong>di</strong> trasformare un’idea in qualcosa<br />

<strong>di</strong> applicabile e utile per qualcuno»<br />

8

che permettono ai ricercatori <strong>di</strong> non<br />

fermarsi al risultato ma <strong>di</strong> applicarlo,<br />

<strong>di</strong> concretizzare la possibilità <strong>di</strong> andare<br />

sul mercato, <strong>di</strong> trasformare un’idea<br />

in qualcosa <strong>di</strong> applicabile e utile per<br />

qualcuno.<br />

Dal laboratorio all’impresa, quin<strong>di</strong>, il<br />

passo è breve?<br />

Direi <strong>di</strong> no. Nel caso delle spin-off,<br />

per esempio, una delle maggiori<br />

sfide è proprio quella <strong>di</strong> creare<br />

un’azienda, fare un business plan<br />

e un piano <strong>di</strong> industrializzazione,<br />

che è un altro mestiere rispetto<br />

a quello del ricercatore. Abbiamo<br />

creato un programma specifico<br />

per incentivare questo passaggio:<br />

Switch to Product, una call for ideas<br />

annuale, con l’obiettivo <strong>di</strong> finanziare<br />

la realizzazione <strong>di</strong> proof of concept<br />

<strong>di</strong> una idea <strong>di</strong> ricerca e fornire ai<br />

ricercatori gli strumenti per poter fare<br />

un effettivo trasferimento tecnologico<br />

sul mercato. Abbiamo anche avviato<br />

corsi <strong>di</strong> formazione sulla proprietà<br />

intellettuale rivolti ai dottoran<strong>di</strong><br />

perché, per capire come funziona il<br />

trasferimento tecnologico, bisogna<br />

imparare a considerare <strong>di</strong>mensioni<br />

completamente nuove rispetto a quelle<br />

che servono per fare ricerca. C’è da<br />

precisare però che i ricercatori a queste<br />

cose ci pensano poco, specialmente<br />

quando partono. Io, per esempio, sono<br />

titolare <strong>di</strong> <strong>di</strong>versi brevetti, ma ogni volta<br />

che inizio un progetto <strong>di</strong> ricerca non mi<br />

chiedo affatto se il risultato dei miei<br />

stu<strong>di</strong> sarà brevettabile o trasferibile.<br />

Quando anni fa ho cominciato a<br />

lavorare con un gruppo <strong>di</strong> ricerca su<br />

problemi <strong>di</strong> localizzazione interna agli<br />

e<strong>di</strong>fici sulla base dei segnali cellulari,<br />

l’abbiamo fatto perché il problema era<br />

interessante, non pensavamo certo <strong>di</strong><br />

brevettarlo. È solo una volta trovata<br />

la soluzione che il dubbio ti viene.<br />

Ovviamente è <strong>di</strong>verso quando si lavora<br />

in collaborazione con le aziende, è<br />

più facile che l’obiettivo sia quello,<br />

perché si parte già da un problema a<br />

cui è necessario trovare una soluzione<br />

tecnologica utilizzabile, e che va<br />

protetta perché può rappresentare un<br />

vantaggio competitivo per l’azienda.<br />

Ma quando qualcuno fa ricerca lo fa<br />

perché gli piace stu<strong>di</strong>are una <strong>di</strong>sciplina<br />

o un tema, perché si appassiona a un<br />

problema. Noi partiamo da lì, poi c’è<br />

anche tutto il resto. La ricerca parte<br />

dalla passione.<br />

Quali sono i problemi scientifici più<br />

interessanti dei nostri tempi?<br />

Esistono alcune linee <strong>di</strong>rettrici che<br />

tutto il mondo con<strong>di</strong>vide, stimoli<br />

a concentrare i nostri sforzi sui<br />

temi più urgenti del nostro tempo.<br />

Principalmente si tratta del green<br />

deal, cioè la transizione verde, e<br />

della sfera del <strong>di</strong>gitale. Sta crescendo<br />

esponenzialmente anche tutta la<br />

parte <strong>di</strong> life science. In questi gran<strong>di</strong><br />

“contenitori” c’è <strong>di</strong> tutto, dallo spazio,<br />

alla mobilità, all’urbanistica, all’energia,<br />

ai materiali nel mondo della ricerca<br />

non ci sono confini, le soluzioni<br />

possono arrivare da campi inattesi.<br />

E tra 20 anni? Su cosa faremo ricerca<br />

nel futuro?<br />

È <strong>di</strong>fficile rispondere a questa<br />

domanda. Non abbiamo la sfera <strong>di</strong><br />

cristallo, ma stiamo lavorando a un<br />

nuovo Technology Foresight Center al<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> per cercare <strong>di</strong><br />

essere <strong>di</strong> supporto ai decisori rispetto<br />

alle scelte <strong>di</strong> politica industriale<br />

e a quelle <strong>di</strong> ricerca e sviluppo.<br />

Il Technology Foresight Center si<br />

occuperà <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are le tecnologie <strong>di</strong><br />

punta che negli anni futuri potrebbero<br />

<strong>di</strong>ventare rilevanti, sulle quali ci sarà<br />

più interesse sia da punto <strong>di</strong> vista dei<br />

risultati scientifici attesi sia quello<br />

delle possibili trasformazioni che<br />

questi metteranno in atto. Un esempio<br />

tra molti è quello del quantum<br />

computing. Si tratta <strong>di</strong> un tema oggi<br />

inesistente nelle aziende, ma dalle<br />

enormi potenzialità. È quin<strong>di</strong> un tema<br />

su cui bisogna investire oggi per non<br />

essere dei follower domani, come<br />

Paese. Questo è il tipo <strong>di</strong> messaggio<br />

che vorrebbe dare il Technology<br />

Foresight Center, descrivendo in termini<br />

temporali le tecnologie più vicine e<br />

quelle più lontane e identificando<br />

il modo <strong>di</strong> attrezzarsi per dominare<br />

la tecnologia, e non semplicemente<br />

comprarla. Sarà uno dei maggiori<br />

strumenti anche per noi, come<br />

Ateneo, per decidere in che <strong>di</strong>rezione<br />

sviluppare la ricerca o quali nuove<br />

linee aprire laddove non abbiamo le<br />

competenze oggi.<br />

«Green deal,<br />

<strong>di</strong>gitale,<br />

life science:<br />

in questi gran<strong>di</strong><br />

“contenitori”<br />

c’è <strong>di</strong> tutto,<br />

dallo spazio,<br />

alla mobilità,<br />

all’urbanistica,<br />

all’energia,<br />

ai materiali.<br />

Nel mondo<br />

della ricerca non<br />

ci sono confini,<br />

le soluzioni<br />

possono arrivare<br />

da campi inattesi»<br />

9

QUI COSTRUIAMO IL<br />

3 RICERCA<br />

Sono tantissimi i docenti e i ricercatori che, nel <strong>2020</strong>,<br />

hanno lavorato a progetti <strong>di</strong> ricerca correlati alla pandemia<br />

<strong>di</strong> coronavirus. In questo numero ve ne presentiamo alcuni<br />

Manuela<br />

Antonelli<br />

Arianna<br />

Azzellino<br />

Giovanni<br />

Azzone<br />

Giuseppe<br />

Baselli<br />

Michela<br />

Bassanelli<br />

Emilio<br />

Barucci<br />

Niccolò<br />

Becattini<br />

Giovanni<br />

Bonaccorsi<br />

Tommaso<br />

Buganza<br />

Enrico<br />

Caiani<br />

Federico<br />

Caniato<br />

Stefano<br />

Capolongo<br />

Francesco<br />

Casella<br />

Simone<br />

Cinquemani<br />

Patrizio<br />

Colaneri<br />

Bianca Maria<br />

Colosimo<br />

Matteo<br />

Corno<br />

Maria Laura<br />

Costantino<br />

Fabio<br />

Della Rossa<br />

Clau<strong>di</strong>o<br />

Dell'Era<br />

10

11<br />

MONDO DEL FUTURO<br />

Andrea<br />

Zanchettin<br />

Enrico<br />

Zio<br />

Simone<br />

Vantini<br />

Giacomo<br />

Verticale<br />

Fabio<br />

Zucca<br />

Matteo<br />

Strano<br />

Filippo<br />

Gazzola<br />

Massimo<br />

Tornatore<br />

Francesca<br />

Grassetti<br />

Cristina<br />

Silvano<br />

Piercesare<br />

Secchi<br />

Giuseppe<br />

Sala<br />

Francesca<br />

Ieva<br />

Fabio<br />

Dercole<br />

Cristina<br />

Rossi-Lamastra<br />

Nicola<br />

Gatti<br />

Marino<br />

Gatto<br />

Manuela<br />

Raimon<strong>di</strong><br />

Francesca<br />

Malpei<br />

Andrea<br />

Flori<br />

Daniele<br />

Marazzina<br />

Davide<br />

Manca<br />

Gianluca<br />

Palermo<br />

Fabio<br />

Pammolli<br />

Mariapia<br />

Pedeferri

3 RICERCA<br />

#Modelling<br />

DAL LOCKDOWN AL NEW<br />

NORMAL: COSA SIGNIFICA<br />

IN TERMINI DI MOBILITÀ<br />

PER LA CITTÀ DI MILANO?<br />

Per rispondere a questa domanda, ATM ha firmato un accordo<br />

<strong>di</strong> ricerca con il <strong>Politecnico</strong>. Il risultato è un modello matematico<br />

in grado <strong>di</strong> prevedere per ogni fermata della metropolitana,<br />

ogni mezz’ora, come evolverà il traffico <strong>di</strong> passeggeri.<br />

«Non torneremo più a un mondo in cui partiamo tutti alle otto del<br />

mattino e torniamo tutti alle sette <strong>di</strong> sera: le persone non lo vogliono<br />

e nemmeno le aziende. Bisogna ripensare il trasporto urbano»,<br />

commenta il prof. Giovanni Azzone<br />

GIOVANNI AZZONE<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

Alumnus Ingegneria Gestionale<br />

PIERCESARE SECCHI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

La collaborazione tra ATM e <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> riguarda la riprogettazione<br />

del servizio sulla rete metropolitana<br />

milanese per rispondere alle nuove<br />

esigenze <strong>di</strong> trasporto urbano in<br />

relazione alle restrizioni sulla mobilità<br />

che entrano in vigore <strong>di</strong> volta in volta<br />

nelle <strong>di</strong>verse fasi dell’epidemia.<br />

Del progetto si occupano il prof.<br />

Giovanni Azzone, che guida il gruppo<br />

<strong>di</strong> ricerca Trespassing, gruppo<br />

inter<strong>di</strong>partimentale con competenze<br />

trasversali sui temi <strong>di</strong> innovazione per<br />

la mobilità e le infrastrutture, e il prof.<br />

Piercesare Secchi. In particolare, nella<br />

collaborazione con ATM, sono coinvolti<br />

sette ricercatori dei <strong>di</strong>partimenti <strong>di</strong><br />

Matematica e <strong>di</strong> Ingegneria Gestionale.<br />

Si stima che lo stu<strong>di</strong>o avrà la durata<br />

<strong>di</strong> un anno e un costo <strong>di</strong> circa 100.000<br />

euro. Verrà cofinanziato da ATM per il<br />

75% e dal <strong>Politecnico</strong> per il 25%.<br />

«Il nostro punto <strong>di</strong> partenza è stato<br />

quello <strong>di</strong> capire come la mobilità<br />

urbana milanese stia cambiando<br />

in seguito all’emergenza covid e,<br />

soprattutto, come questo cambiamento<br />

12

possa essere affrontato con strumenti<br />

innovativi, non semplicemente<br />

inseguendo una situazione inaspettata,<br />

ma cercando <strong>di</strong> anticipare i problemi<br />

per non farci trovare impreparati»<br />

racconta Azzone. L’obiettivo imme<strong>di</strong>ato<br />

è quello <strong>di</strong> conciliare esigenze <strong>di</strong><br />

sicurezza dei passeggeri (evitare<br />

assembramenti in metropolitana) ed<br />

esigenze <strong>di</strong> sostenibilità del trasporto<br />

(lavoratori e aziende, infatti, continuano<br />

ad aver bisogno <strong>di</strong> potersi spostare).<br />

«Ma abbiamo anche un obiettivo <strong>di</strong><br />

più ampio respiro: quello <strong>di</strong> trovare un<br />

sistema efficiente per il dopo-covid, un<br />

sistema che possa essere utilizzato per<br />

organizzare al meglio il funzionamento<br />

della rete metropolitana in quello a cui<br />

iniziamo a pensare come “new normal”,<br />

la nuova normalità».<br />

Come funziona? Gli utenti della<br />

rete metropolitana lasciano<br />

automaticamente una serie <strong>di</strong> segnali,<br />

ad esempio timbrando il biglietto<br />

e passando dai tornelli in entrata<br />

o in uscita da una stazione, e molti<br />

treni sono già dotati <strong>di</strong> sensori che<br />

permettono <strong>di</strong> stimare il numero dei<br />

passeggeri trasportati misurandone<br />

il peso totale. Queste informazioni<br />

consentono <strong>di</strong> fare delle proiezioni per<br />

prevedere i movimenti dei passeggeri<br />

(per esempio, lunghezza e <strong>di</strong>rezione<br />

del percorso) e, fondamentale in<br />

questo momento, conoscere il livello<br />

<strong>di</strong> occupazione delle carrozze. Secchi,<br />

responsabile dell’elaborazione del<br />

modello, illustra il percorso: «Abbiamo<br />

iniziato a lavorare lo scorso maggio<br />

accoppiando tutte le sorgenti dati.<br />

In questo modo abbiamo creato un<br />

modello semplice <strong>di</strong> simulazione dei<br />

flussi <strong>di</strong> trasporto che ci permette, già<br />

oggi, <strong>di</strong> prevedere dove si formeranno<br />

situazioni <strong>di</strong> saturazione delle tratte o<br />

<strong>di</strong> affollamento nelle stazioni. In più,<br />

il modello ci consente anche <strong>di</strong> avere<br />

una visione sistemica <strong>di</strong> come la rete<br />

stia rispondendo alla domanda <strong>di</strong><br />

mobilità, e questa visione va oltre il<br />

problema del coronavirus. Si tratta <strong>di</strong><br />

un modello flessibile che può adattarsi<br />

a mutevoli ipotesi <strong>di</strong> scenario su<br />

base locale: quartieri o anche singole<br />

fermate della metropolitana. Permette<br />

per esempio <strong>di</strong> prevedere l’impatto<br />

della chiusura <strong>di</strong> una singola università<br />

o <strong>di</strong> una grande azienda sulla gestione<br />

della rete». Il modello è stato elaborato<br />

in poche settimane ed è già utilizzato<br />

da ATM tramite un software sviluppato<br />

dai ricercatori. «L’obiettivo che adesso<br />

13

ci poniamo è quello <strong>di</strong> costruire gli<br />

strumenti per stimare il numero <strong>di</strong><br />

persone che entrano in metropolitana<br />

e la loro destinazione, su scala locale<br />

(fermata) e su unità temporali molto<br />

piccole (mezz’ora). Tutto questo, senza<br />

dover tracciare il loro tragitto tramite<br />

GPS e senza chiedere agli utenti <strong>di</strong><br />

fornirci alcuna informazione, solo sulla<br />

base del modello che stima i percorsi<br />

a livello statistico con matrici originedestinazione<br />

che evolvono nel tempo.<br />

Queste stime ci daranno un quadro<br />

completo della domanda <strong>di</strong> trasporto».<br />

Un secondo obiettivo sarà quello <strong>di</strong><br />

sviluppare un’app per mettere tutte<br />

queste informazioni a <strong>di</strong>sposizione<br />

dell’utente, che a questo punto<br />

potrebbe adattare le proprie scelte<br />

in base alla saturazione delle linee<br />

e alle alternative proposte. In futuro,<br />

i ricercatori declineranno il modello<br />

anche alla rete <strong>di</strong> superficie: non<br />

solo, quin<strong>di</strong>, sulla metropolitana<br />

ma su tutta la rete <strong>di</strong> trasporto<br />

pubblico, in<strong>di</strong>viduando o suggerendo<br />

l’implementazione <strong>di</strong> possibili sinergie<br />

sia con tram e autobus, sia con<br />

modalità <strong>di</strong> spostamento in sharing,<br />

come quelle che tutte le gran<strong>di</strong> città<br />

stanno sperimentando da anni. «La<br />

prospettiva <strong>di</strong> Trespassing è quella<br />

<strong>di</strong> guardare al sistema, più che<br />

alle particolari soluzioni tecniche»,<br />

spiega Secchi. «Non siamo ingegneri<br />

trasportisti, a noi interessa capire quali<br />

siano gli impatti economici e sociali<br />

dei cambiamenti in atto, relativamente<br />

ai mo<strong>di</strong> in cui il sistema dei trasporti<br />

viene controllato e gestito. I tecnici si<br />

occuperanno poi <strong>di</strong> costruire l’orario<br />

più efficiente; noi stiamo stu<strong>di</strong>ando i<br />

14

«Questo<br />

modello cambia<br />

ra<strong>di</strong>calmente<br />

lo scenario per la<br />

pianificazione della<br />

mobilità urbana»<br />

mo<strong>di</strong> per adattare il sistema a coloro<br />

che lo usano e viceversa». Azzone<br />

aggiunge: «Questo modello cambia<br />

ra<strong>di</strong>calmente lo scenario per la<br />

pianificazione della mobilità urbana.<br />

In Lombar<strong>di</strong>a, è già <strong>di</strong>sponibile una<br />

matrice origine-destinazione, ma<br />

esclusivamente su scala comunale<br />

(permette cioè <strong>di</strong> sapere chi viaggia da<br />

<strong>Milano</strong> a Monza, non da Piola a Duomo)<br />

e la scala temporale è il giorno me<strong>di</strong>o<br />

dell’anno. Il nostro obiettivo invece è<br />

quello <strong>di</strong> sapere, ogni mezz’ora, quin<strong>di</strong><br />

quasi in tempo reale, cosa succede in<br />

ogni fermata della metropolitana e<br />

potenzialmente anche <strong>di</strong> ogni mezzo<br />

<strong>di</strong> superficie. Questo è possibile grazie<br />

al modello elaborato dal gruppo del<br />

prof. Secchi e all’utilizzo dei Big Data.<br />

Accoppiando il modello, i dati e la<br />

sensoristica, potremmo ad<strong>di</strong>rittura<br />

essere in grado <strong>di</strong> <strong>di</strong>re al passeggero su<br />

quale carrozza dovrebbe salire».<br />

Tutto questo assume ancora più<br />

importanza oggi. Non solo per la<br />

necessità <strong>di</strong> limitare il contagio nella<br />

città <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, contenendo allo stesso<br />

tempo gli effetti collaterali sulle<br />

attività sociali e produttive: «Siamo<br />

fermamente convinti che il futuro non<br />

sarà un ritorno alla “vita <strong>di</strong> prima”»<br />

conclude Azzone. «La sperimentazione<br />

del remote-working sta già cambiando<br />

profondamente il mondo del lavoro e,<br />

per restare sul tema <strong>di</strong> cui ci occupiamo,<br />

richiederà una mobilità molto più<br />

personalizzata e flessibile. Non<br />

torneremo più a un mondo in cui tutti<br />

usciamo da casa alle otto del mattino e<br />

torniamo alle sette <strong>di</strong> sera: le persone<br />

non lo vogliono e nemmeno le aziende.<br />

Sia in termini <strong>di</strong> trasporto interurbano<br />

che urbano, servono forme <strong>di</strong> mobilità<br />

in grado <strong>di</strong> rispondere a una richiesta<br />

specifica e non standar<strong>di</strong>zzata, che<br />

cambia nel tempo. Questo complica<br />

molto le attività <strong>di</strong> chi deve gestirla.<br />

Proprio per questo c’è la necessità <strong>di</strong><br />

avere strumenti che, in tempo reale,<br />

consentano l’adattamento sia della<br />

domanda che dell’offerta <strong>di</strong> mobilità.<br />

La nostra risposta è uno strumento che<br />

permetta <strong>di</strong> rispondere a una domanda<br />

che sta cambiando, non sappiamo<br />

come cambierà ma saremo pronti».<br />

Fotografie: © Corrada 20<strong>19</strong><br />

15

3 RICERCA<br />

#Data<br />

# GeographyOfContagion<br />

LA DOMANDA CHE CI FACCIAMO<br />

TUTTI, IN TUTTO IL MONDO:<br />

DOVE AVVIENE IL CONTAGIO?<br />

Dove avviene maggiormente il contagio e come si muove? Quali<br />

sono i fattori ambientali, territoriali e sociali che ne determinano<br />

la maggiore <strong>di</strong>ffusione? E quali le restrizioni che hanno avuto la<br />

maggiore efficacia nel suo contenimento? Queste le domande alla<br />

base dello stu<strong>di</strong>o incentrato sulla geografia del contagio. Ce ne parla<br />

la responsabile della ricerca, la prof. Arianna Azzellino<br />

ARIANNA AZZELLINO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Civile e Ambientale<br />

Alumna Ingegneria Sanitaria<br />

Ambientale<br />

Lo stu<strong>di</strong>o è finalizzato a ricostruire<br />

la geografia del contagio sulla base<br />

<strong>di</strong> analisi <strong>di</strong> correlazione tra i numeri<br />

ufficiali dei contagi e le statistiche<br />

territoriali <strong>di</strong> densità <strong>di</strong> popolazione,<br />

mobilità, inquinamento atmosferico,<br />

temperatura e umi<strong>di</strong>tà. Perché Lo<strong>di</strong><br />

e a seguire Bergamo sono risultate<br />

le province più colpite in Lombar<strong>di</strong>a<br />

a seguito della cosiddetta prima<br />

ondata? E perché il quadro si presenta<br />

<strong>di</strong>fferente in questa seconda ondata?<br />

Il punto chiave <strong>di</strong> questo stu<strong>di</strong>o, che<br />

lo <strong>di</strong>stingue da stu<strong>di</strong> similari che<br />

affrontano la tematica dal punto <strong>di</strong><br />

vista modellistico, è l’approccio <strong>di</strong><br />

tipo “bottom-up” che ricostruisce le<br />

<strong>di</strong>namiche <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione a partire dai<br />

dati rilevati sul territorio, consentendo<br />

così <strong>di</strong> tener conto <strong>di</strong> più fattori rispetto<br />

a quelli me<strong>di</strong>amente considerati dai<br />

modelli epidemiologici. Una prima<br />

domanda a cui si è cercato <strong>di</strong> fornire<br />

risposta è stata quella <strong>di</strong> valutare se<br />

la maggiore o minore <strong>di</strong>ffusione del<br />

contagio fosse associabile a particolari<br />

caratteristiche demografiche delle<br />

province interessate dal maggior<br />

numero <strong>di</strong> contagi. Ai fini <strong>di</strong> questa<br />

analisi sono stati considerati gli<br />

in<strong>di</strong>catori utilizzati dall’ISTAT per il<br />

bilancio demografico annuale che, per<br />

poter essere analizzati in relazione ai<br />

contagi, sono stati sottoposti a tecniche<br />

<strong>di</strong> riduzione della <strong>di</strong>mensionalità<br />

(analisi fattoriale), e poi sottoposti ad<br />

analisi <strong>di</strong> regressione.<br />

L’analisi ha mostrato come i contagi<br />

durante la prima ondata siano stati<br />

più elevati nelle province dalla<br />

popolazione più giovane e con i<br />

maggiori sal<strong>di</strong> migratori dall’estero e<br />

dall’interno. In pratica, un contesto<br />

territoriale <strong>di</strong> elevata <strong>di</strong>namicità in<br />

termini <strong>di</strong> trasferimenti <strong>di</strong> in<strong>di</strong>vidui<br />

sia interni sia provenienti dall’estero,<br />

province che probabilmente sono<br />

anche poli <strong>di</strong> pendolari. L’analisi<br />

degli spostamenti <strong>di</strong> in<strong>di</strong>vidui è stata<br />

effettuata sulla base della matrice<br />

origine-destinazione <strong>di</strong>sponibile sul<br />

portale degli OPEN DATA della Regione<br />

Lombar<strong>di</strong>a. Gli spostamenti in questo<br />

dataset, attualizzati al <strong>2020</strong>, sono<br />

classificati per motivi <strong>di</strong> lavoro, stu<strong>di</strong>o,<br />

occasionali, affari e rientro a casa.<br />

Le province <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, Bergamo e<br />

Brescia sono state quelle caratterizzate<br />

dal maggior numero assoluto <strong>di</strong><br />

spostamenti. La provincia <strong>di</strong> Lo<strong>di</strong>,<br />

pur non essendo tra le più rilevanti<br />

in termini <strong>di</strong> spostamenti assoluti, è<br />

invece caratterizzata da una percentuale<br />

rilevante <strong>di</strong> spostamenti extra-provincia<br />

e orbitante principalmente su <strong>Milano</strong>,<br />

Cremona e Pavia. Allo stesso modo la<br />

Provincia <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> è un nodo cruciale<br />

della mobilità in Lombar<strong>di</strong>a (34% degli<br />

spostamenti totali). Gli spostamenti<br />

delle merci sono un fattore altrettanto<br />

significativo. Se in termini assoluti i<br />

maggiori movimenti <strong>di</strong> merci sono stati<br />

quelli relativi alle province <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>,<br />

Brescia e Bergamo, è interessante<br />

rilevare che Bergamo, Lo<strong>di</strong> e Cremona,<br />

le province più colpite dalla <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

durante la prima ondata, ricevevano<br />

merci da un gran numero <strong>di</strong> altre<br />

province lombarde. La <strong>di</strong>ffusione del<br />

contagio durante la prima ondata in<br />

Lombar<strong>di</strong>a sembra associata a una<br />

16

CONTAGI<br />

AL 6 MARZO<br />

popolazione giovane e molto mobile<br />

quale è quella della provincia <strong>di</strong> Lo<strong>di</strong><br />

orbitante soprattutto sulle province <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong>, Cremona e Pavia e ai movimenti<br />

delle merci che connettono la zona<br />

del primo focolaio nel lo<strong>di</strong>giano alla<br />

bergamasca e <strong>di</strong> lì al territorio bresciano.<br />

Una <strong>di</strong>fferenza rilevante tra la prima e la<br />

seconda ondata che stiamo vivendo è<br />

il legame con la densità <strong>di</strong> popolazione<br />

delle province. Se durante la prima<br />

ondata i contagi non correlavano<br />

significativamente con la popolazione<br />

delle province interessate, essendo<br />

ancora fortemente legati ai focolai<br />

iniziali, in questa seconda ondata la<br />

correlazione con la popolosità delle<br />

province appare più evidente, segno<br />

<strong>di</strong> una <strong>di</strong>ffusione relativamente<br />

omogenea del virus sul territorio,<br />

che al rinstaurarsi delle con<strong>di</strong>zioni<br />

favorevoli per la trasmissione, ha<br />

generato un numero <strong>di</strong> contagi<br />

<strong>di</strong>pendente della popolazione delle<br />

province. Costituiscono un’eccezione<br />

nel quadro della seconda ondata le<br />

province <strong>di</strong> Bergamo e <strong>di</strong> Brescia che<br />

si presentano decisamente al <strong>di</strong> sotto<br />

della curva attesa in base alla loro<br />

17

popolazione. Questo è probabilmente<br />

dovuto al maggiore impatto che ebbero<br />

queste province nel corso della prima<br />

ondata e forse anche ad una migliore<br />

gestione locale del contenimento dei<br />

contagi.<br />

Infine, estendendo l’analisi a tutte<br />

le province delle regioni italiane più<br />

popolose, la correlazione con la densità<br />

<strong>di</strong> popolazione viene confermata e,<br />

come nel caso appena esaminato<br />

delle province lombarde, spiccano<br />

alcune regioni che hanno gestito in<br />

modo migliore la pandemia: L’Emilia-<br />

Romagna e il Veneto che possono<br />

vantare un significativo numero delle<br />

loro province al <strong>di</strong> sotto della linea <strong>di</strong><br />

correlazione tra contagi e densità <strong>di</strong><br />

popolazione.<br />

Veneto ed Emilia-Romagna, oltre ad<br />

aver investito molto nella capacità<br />

<strong>di</strong> analizzare tamponi ed essersi<br />

dotate <strong>di</strong> risorse specifiche per il<br />

tracciamento dei contatti dei contagi,<br />

vantano anche entrambe una migliore<br />

organizzazione della me<strong>di</strong>cina sul<br />

territorio che ha consentito loro <strong>di</strong><br />

gestire meglio <strong>di</strong> altre regioni sia<br />

la prima che la seconda ondata. In<br />

questo quadro potrebbe sembrare<br />

particolarmente virtuosa anche la<br />

provincia <strong>di</strong> Napoli anche se, è bene<br />

sottolinearlo, la Campania in base<br />

ai dati ufficiali, processa un numero<br />

<strong>di</strong> tamponi per abitante molto<br />

più basso rispetto ad altre regioni<br />

altrettanto popolose (es. a fronte<br />

dei 4800 tamponi per 10.000 abitanti<br />

dell’Emilia-Romagna e i 3260 del<br />

Veneto, la Campania ne processa solo<br />

2585) e questo potrebbe spiegare il<br />

numero <strong>di</strong> positivi inferiore all’atteso<br />

in base alla densità <strong>di</strong> popolazione<br />

della provincia. Le province <strong>di</strong> Torino,<br />

Roma e <strong>Milano</strong> presentano un<br />

numero <strong>di</strong> contagi significativamente<br />

superiore al valore atteso in base alla<br />

densità <strong>di</strong> popolazione.<br />

Questi primi risultati, che saranno presto<br />

oggetto <strong>di</strong> una pubblicazione, ci hanno<br />

convinto ad approfon<strong>di</strong>re lo stu<strong>di</strong>o<br />

della <strong>di</strong>ffusione del contagio e quello<br />

delle politiche <strong>di</strong> contenimento facendo<br />

affidamento anche sull’analisi <strong>di</strong> dati<br />

telefonici che consentiranno <strong>di</strong> <strong>di</strong>sporre<br />

<strong>di</strong> una fotografia reale degli spostamenti<br />

relativa al periodo antecedente e<br />

posteriore all’introduzione delle<br />

restrizioni per il contenimento della<br />

<strong>di</strong>ffusione del virus. Questo stu<strong>di</strong>o<br />

avverrà in collaborazione con il<br />

Dipartimento DASTU e sarà l’oggetto <strong>di</strong><br />

un dottorato inter-<strong>di</strong>partimentale la cui<br />

supervisione è con<strong>di</strong>visa con la collega<br />

Grazia Concilio. Le attività <strong>di</strong> ricerca<br />

potranno inoltre beneficiare anche delle<br />

competenze del nucleo trans<strong>di</strong>sciplinare<br />

DATA@TER che riunisce le competenze<br />

dei <strong>di</strong>partimenti DESIGN, DEIB, DASTU,<br />

DIG, DABC, DMAT al fine <strong>di</strong> analizzare<br />

fenomeni socio-ambientali complessi,<br />

e <strong>di</strong> supportare politiche, strategie e<br />

modelli <strong>di</strong> governance.<br />

18

# HumanBehaviourInDesign<br />

TELECAMERE TERMICHE<br />

E INTELLIGENZA ARTIFICIALE<br />

PER L’IDENTIFICAZIONE<br />

PRECOCE DEI SINTOMI<br />

Un gruppo <strong>di</strong> ricerca del Dipartimento <strong>di</strong> Meccanica sta stu<strong>di</strong>ando<br />

un metodo per contenere il contagio sui luoghi <strong>di</strong> lavoro attraverso<br />

l’applicazione <strong>di</strong> meto<strong>di</strong>che per lo stu<strong>di</strong>o <strong>di</strong> human behaviour in design<br />

NICCOLÒ BECATTINI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Meccanica<br />

Alumnus PhD Ingegneria<br />

Meccanica<br />

La crisi determinate dalla pandemia<br />

<strong>di</strong> coronavirus ha fatto emergere<br />

la necessità <strong>di</strong> nuovi approcci per<br />

garantire la salute e la sicurezza dei<br />

lavoratori, con l’obiettivo <strong>di</strong> limitare<br />

la <strong>di</strong>ffusione dell’infezione anche<br />

attraverso l’identificazione precoce dei<br />

sintomi. Il prof. Niccolò Becattini, del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Meccanica, lavora da<br />

anni sul tema dello human behaviour<br />

in design. Il suo gruppo <strong>di</strong> ricerca ha<br />

sviluppato un metodo <strong>di</strong> osservazione<br />

e classificazione del comportamento<br />

umano e dei processi cognitivi. «La<br />

ricerca da cui siamo partiti si occupa<br />

del lato umano della progettazione:<br />

cerchiamo cioè <strong>di</strong> capire come<br />

pensano i progettisti, con l’obiettivo <strong>di</strong><br />

sviluppare strumenti più efficaci per<br />

facilitare la progettazione. Negli ultimi<br />

5 anni abbiamo costruito una stanza<br />

attrezzata per queste osservazioni<br />

(tutte le info a questo link: sparkproject.net),<br />

grazie a un finanziamento<br />

della Commissione europea, che<br />

sostanzialmente è una piattaforma<br />

<strong>di</strong> realtà aumentata proiettata<br />

(Spatial Augmented Reality), dove i<br />

progettisti interagiscono tra loro e con<br />

la tecnologia. I loro comportamenti<br />

vengono registrati e analizzati con<br />

tecniche <strong>di</strong> image processing e<br />

recognition. Con lo scoppiare della<br />

pandemia, ci siamo accorti che questo<br />

metodo ha una possibile applicazione<br />

nel supportare i protocolli <strong>di</strong> sicurezza<br />

nei luoghi chiusi, luoghi <strong>di</strong> lavoro o<br />

istituzioni, dove il rischio <strong>di</strong> infezione è<br />

molto più alto».<br />

L’obiettivo <strong>di</strong> Becattini è quello <strong>di</strong><br />

progettare un sistema integrato <strong>di</strong><br />

telecamere termiche e tecniche <strong>di</strong><br />

image processing utilizzabile, per<br />

esempio, negli uffici, in fabbrica o nelle<br />

aule. La fusione e l’analisi in real time<br />

dei dati raccolti sarebbe in grado, grazie<br />

all’intelligenza artificiale, <strong>di</strong> identificare<br />

movimenti, comportamenti a rischio<br />

e presenza <strong>di</strong> sintomi da infezione<br />

respiratoria in modo non intrusivo e<br />

garantendo la privacy delle persone.<br />

L’obiettivo è quello <strong>di</strong> identificare i casi<br />

sospetti per una imme<strong>di</strong>ata verifica.<br />

Allo stesso tempo il sistema sarebbe<br />

in grado <strong>di</strong> certificare che i datori <strong>di</strong><br />

lavoro rispettino le misure <strong>di</strong> sicurezza<br />

imposte per il contenimento del virus.<br />

«Le tecniche per lo stu<strong>di</strong>o <strong>di</strong> human<br />

behaviour in design che abbiamo<br />

sviluppato ci stanno anche dando<br />

informazioni importanti su come<br />

uomo e tecnologia interagiscono, in<br />

particolare nel caso delle tecnologie<br />

collaborative, e come progettare al<br />

meglio questi strumenti anche in caso<br />

<strong>di</strong> collaborazioni a <strong>di</strong>stanza, come<br />

ci siamo abituati a fare in questo<br />

periodo», conclude Becattini.<br />

<strong>19</strong>

3 RICERCA<br />

#Home<br />

#Architecture<br />

<strong>COVID</strong>-HOME: COME<br />

SENTIRSI DI NUOVO A CASA,<br />

IN UNA CASA RINNOVATA<br />

Le pandemie impongono mo<strong>di</strong>fiche nella società ma anche negli<br />

e<strong>di</strong>fici: come sono cambiate le case sotto le gran<strong>di</strong> pandemie a partire<br />

dall’Ottocento e come dovranno cambiare ora? Lo stu<strong>di</strong>o Covid-Home<br />

prova a dare una risposta<br />

MICHELA BASSANELLI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Architettura<br />

e Stu<strong>di</strong> Urbani<br />

Alumna Architettura<br />

«Le case sono <strong>di</strong>ventate luoghi<br />

dell’assenza» <strong>di</strong>ce Michela Bassanelli<br />

del Dipartimento <strong>di</strong> Architettura e<br />

Stu<strong>di</strong> Urbani del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>,<br />

riferendosi a chi ha perso un proprio<br />

caro a causa della pandemia. «Anche<br />

da un punto <strong>di</strong> vista psicologico<br />

credo che saranno <strong>di</strong>mora <strong>di</strong> ricor<strong>di</strong><br />

da rielaborare, perché gli oggetti<br />

costituiscono il primo legame con la<br />

memoria degli spazi che abitiamo». E<br />

sono proprio le ricadute psicologiche<br />

e sociali della pandemia sull'abitare<br />

a costituire per Bassanelli le<br />

fondamenta del progetto Covid-Home:<br />

«Nell’era pre-Covid eravamo abituati<br />

ad abitare una costellazione <strong>di</strong><br />

spazi, sia interni che esterni - spiega<br />

Bassanelli - poi la casa ha assorbito<br />

la nostra intimità così come la nostra<br />

socialità. Alla casa è stato chiesto <strong>di</strong><br />

accogliere nuovi ruoli e dare nuove<br />

risposte a <strong>di</strong>verse necessità: dal<br />

lavorare da casa a fare sport in casa,<br />

ma anche a tramutarsi in luogo <strong>di</strong><br />

cura, perché è lì, e non in ospedale,<br />

che molte persone gestiscono il<br />

periodo <strong>di</strong> durata della malattia».<br />

Da qui, la volontà <strong>di</strong> interrogarsi sui<br />

cambiamenti degli spazi casalinghi,<br />

a partire da una prima parte <strong>di</strong><br />

ricerca storica andando ad analizzare<br />

come l’Architettura ha risposto alle<br />

pandemie che si sono succedute a<br />

partire dall’Ottocento e come sta<br />

invece reagendo oggi. Un esempio<br />

su tutti: «Alla fine dell’Ottocento per<br />

prevenire tutte le infezioni respiratorie<br />

dovute alla tubercolosi, sulla scia delle<br />

prescrizioni me<strong>di</strong>che che in<strong>di</strong>cavano<br />

la necessità <strong>di</strong> aerare <strong>di</strong> frequente<br />

i locali, gli architetti contribuirono<br />

a questo obiettivo eliminando le<br />

sovrabbondanza <strong>di</strong> tendaggi, tappeti e<br />

panneggi. Gli interni dell’epoca erano<br />

molto intensi, ricchi e decorativi; e<br />

tutto ciò non favoriva un ambiente<br />

salubre e ventilato». La fase successiva<br />

a questa prima esplorazione storica,<br />

sarà quella <strong>di</strong> realizzare una mappatura<br />

della città <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, per andare<br />

a in<strong>di</strong>viduare le maggiori criticità<br />

che hanno colpito alcuni moduli<br />

abitativi. «Da questa mappatura<br />

ci focalizzeremo su un caso stu<strong>di</strong>o<br />

specifico per re<strong>di</strong>gere un progetto<br />

pilota incentrato sulla riprogettazione<br />

degli spazi abitativi per cercare<br />

infine <strong>di</strong> proporre delle linee guida e<br />

delle strategie <strong>di</strong> progettazione che<br />

possano essere estese alle situazioni<br />

<strong>di</strong> maggiore fragilità sociale». Il team<br />

<strong>di</strong> Covid-Home coinvolge oltre a<br />

Michela Bassanelli anche altre figure<br />

che lavorano all’interno del DATSU<br />

(prof. Imma Forino, prof. Pierluigi<br />

Salvadeo) coinvolgendo poi per i temi<br />

<strong>di</strong> psicologia, benessere e <strong>di</strong>sabilità<br />

Licia Sbattella, delegata del rettore<br />

per il Disagio Psicologico, e Davide<br />

Fassi del Dipartimento <strong>di</strong> Design dei<br />

Servizi. «Più che come progettare<br />

un modello abitativo innovativo -<br />

conclude Bassanelli - dovremo capire<br />

come intervenire sul patrimonio<br />

e<strong>di</strong>lizio esistente e come riadattare<br />

certi luoghi precostituiti che non<br />

sempre hanno avuto una grande<br />

tenuta rispetto alle attuali con<strong>di</strong>zioni,<br />

con infine una particolare cura per<br />

le fasce più fragili della popolazione,<br />

quali anziani e <strong>di</strong>sabili».<br />

20

Petra Blaisse, Maison à Bordeaux, 2011-<br />

2012. Courtesy of: Inside Outside Stu<strong>di</strong>o.<br />

Chiara Castellano, Diletta Ciuffi, Giorgia<br />

Concato, Martina Massacesi, Koinè,<br />

Sistema <strong>di</strong> arredo in autocostruzione<br />

per una residenza multigenerazionale<br />

evolutiva, Architecture of Interiors<br />

Design Stu<strong>di</strong>o A.A. 20<strong>19</strong>/20, proff.<br />

Jacopo Leveratto e Fabrizio Leonforte.<br />

Pierluigi Salvadeo,<br />

Sceneggiature d'interni, <strong>2020</strong>.<br />

21

3 RICERCA<br />

#Blockcahin #FinancialInclusion #PublicHealth<br />

BLOCKCHAIN IN TEMPI<br />

DI PANDEMIA E MATEMATICA<br />

APPLICATA AL SERVIZIO<br />

SANITARIO PUBBLICO E PRIVATO<br />

Una ricerca applicata per la <strong>di</strong>gitalizzazione <strong>di</strong> sistemi <strong>di</strong> pagamento<br />

tramite blockchain in perio<strong>di</strong> <strong>di</strong> emergenza e una ricerca basata<br />

su modelli matematici per analizzare il ruolo dello Stato e del<br />

privato nella gestione del Servizio sanitario nazionale, sempre in<br />

perio<strong>di</strong> critici: ce ne parla il prof. Emilio Barucci del Dipartimento <strong>di</strong><br />

Matematica<br />

EMILIO BARUCCI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

FRANCESCA GRASSETTI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

DANIELE MARAZZINA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

«Il virus SARS-CoV-2 ha portato una<br />

accelerazione alla costruzione <strong>di</strong><br />

sistemi <strong>di</strong> pagamento <strong>di</strong>gitali fuori<br />

dal circuito bancario, e la nostra<br />

prima ricerca è molto concreta»,<br />

annuncia il prof. Emilio Barucci del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica, che<br />

sta portando avanti questo lavoro in<br />

collaborazione con il prof. Daniele<br />

Marazzina, dello stesso <strong>di</strong>partimento,<br />

e con Na<strong>di</strong>a Fabrizio e Andrea Bracciali<br />

del CEFRIEL e dell’Università <strong>di</strong> Stirling.<br />

«L’idea è <strong>di</strong> sfruttare le potenzialità<br />

della blockchain, per utilizzarla come<br />

alternativa per i pagamenti in perio<strong>di</strong><br />

<strong>di</strong> emergenza come quello che stiamo<br />

vivendo». Barucci ci porta un esempio:<br />

«In uno scenario <strong>di</strong> gravi <strong>di</strong>fficoltà<br />

come questo, lo Stato deve destinare<br />

risorse finanziarie ad un ristorante<br />

che ha chiuso, dunque, piuttosto<br />

che passare da sistemi bancari, che<br />

potrebbero presentare una serie <strong>di</strong><br />

problematiche legate alla logistica<br />

e al riconoscimento della persona,<br />

utilizziamo un’alternativa che permette<br />

<strong>di</strong> identificare il soggetto in modo<br />

preciso, raggiungendo anche chi è fuori<br />

dal circuito bancario». L’obiettivo è<br />

quello della “financial inclusion”, che<br />

si attuerà tramite app su mobile o via<br />

web. «L’ente pubblico - spiega Barucci -<br />

potrà riconoscere chi ha <strong>di</strong>ritto a fon<strong>di</strong><br />

22

ad hoc o ad un voucher, per l’asilo nido<br />

o per la spesa. Il vantaggio è che con<br />

questa metodologia potremo ridurre<br />

potenziali elementi <strong>di</strong> truffa, andando<br />

a scremare chi non ne ha realmente<br />

<strong>di</strong>ritto. In questo modo, ogni passaggio<br />

è meno soggetto a manipolazioni<br />

perché le operazioni si basano su alti<br />

standard crittografici e <strong>di</strong> sicurezza».<br />

L’idea è <strong>di</strong> sfruttare le potenzialità<br />

dei token: un token è un insieme <strong>di</strong><br />

informazioni <strong>di</strong>gitali all’interno <strong>di</strong><br />

una blockchain che conferiscono un<br />

<strong>di</strong>ritto <strong>di</strong> proprietà a un determinato<br />

soggetto. La tokenizzazione è quin<strong>di</strong><br />

la conversione dei <strong>di</strong>ritti <strong>di</strong> un bene<br />

in un token <strong>di</strong>gitale registrato su<br />

una blockchain. Generando i token<br />

e legandoli ad aiuti economici nel<br />

post-pandemia, potremmo tracciarne<br />

facilmente l’utilizzo, per avere la<br />

certezza che gli aiuti vengano utilizzati<br />

dai reali beneficiari, per le finalità per cui<br />

sono stati pensati. Possiamo pensare ai<br />

token come a dei voucher <strong>di</strong>gitali.<br />

Riguardo alla seconda ricerca,<br />

Barucci racconta: «Con una giovane<br />

ricercatrice del nostro <strong>di</strong>partimento,<br />

Francesca Grassetti, siamo partiti<br />

da una considerazione: lo Stato per<br />

fronteggiare la pandemia e garantire<br />

cure adeguate alla popolazione è<br />

intervenuto con pieni poteri, andando<br />

a modulare le risorse del Sistema<br />

Sanitario Nazionale. Ciò che ci<br />

sembra sia emerso è che il sistema<br />

sanitario pubblico può ricorrere a<br />

misure straor<strong>di</strong>narie in tempi brevi,<br />

ad esempio riconvertire dei reparti<br />

in terapia intensiva; cosa che non è<br />

realizzabile nel privato se non tramite<br />

interventi amministrativi. Abbiamo così<br />

condotto uno stu<strong>di</strong>o teorico che ha<br />

<strong>di</strong>mostrato come, in linea <strong>di</strong> massima,<br />

il privato funzioni meglio del pubblico,<br />

ma la possibilità <strong>di</strong> una pandemia<br />

potrebbe portare alla necessità<br />

dell’intervento pubblico».<br />

Il lavoro si basa su scelte <strong>di</strong><br />

ottimizzazione in ambiente incerto e<br />

prende in considerazione gli effetti<br />

dell'incompletezza contrattuale.<br />

«Quando lo Stato affida la <strong>di</strong>rezione<br />

<strong>di</strong> una struttura sanitaria ad un<br />

manager (che sia pubblico o privato),<br />

sottoscrive un contratto. I contratti,<br />

però, non possono specificare ciò che<br />

deve essere fatto per ogni possibile<br />

circostanza futura. Alcune circostanze<br />

non sono neppure preve<strong>di</strong>bili al<br />

momento della stipula del contratto.<br />

Immaginiamo <strong>di</strong> essere ancora al<br />

<strong>di</strong>cembre 20<strong>19</strong>, <strong>di</strong> gestire una struttura<br />

sanitaria sovra<strong>di</strong>mensionata rispetto<br />

al bacino d'utenza e <strong>di</strong> dover decidere<br />

sulla sostituzione <strong>di</strong> alcuni ventilatori<br />

polmonari. Qual è la scelta corretta?<br />

Oggi la risposta sarebbe scontata. Ma<br />

se l'emergenza coronavirs non fosse<br />

arrivata in Italia (e a <strong>di</strong>cembre 20<strong>19</strong><br />

non se ne aveva certezza), una spesa<br />

ingente per attrezzature inutilizzate<br />

sarebbe stata ad<strong>di</strong>tata come<br />

l'ennesimo spreco del sistema».<br />

Viene dunque da chiedersi come<br />

comportarsi: «Dipende dagli incentivi<br />

offerti dallo Stato e dalle clausole <strong>di</strong><br />

ricontrattazione, <strong>di</strong>fferenti in caso <strong>di</strong><br />

struttura pubblica o privata. Si tratta<br />

<strong>di</strong> scelte umane, legate al sistema<br />

legislativo <strong>di</strong> riferimento. Tale struttura<br />

è però riconducibile ad un modello<br />

matematico. In sintesi, il privato in<br />

generale garantisce i migliori risultati<br />

ma se l’evento crisi porta danni<br />

significativi per la società e lo Stato<br />

interviene molto pesantemente (ad<br />

esempio tramite un lockdown duro)<br />

allora una gestione pubblica può essere<br />

superiore in termini <strong>di</strong> benessere».<br />

«In sintesi,<br />

il privato in<br />

generale garantisce<br />

i migliori risultati<br />

ma se l’evento<br />

crisi porta danni<br />

significativi per la<br />

società e lo Stato<br />

interviene molto<br />

pesantemente<br />

(ad esempio tramite<br />

un lockdown duro)<br />

allora una gestione<br />

pubblica può essere<br />

superiore in termini<br />

<strong>di</strong> benessere»<br />

23

3 RICERCA<br />

#Ventilators<br />

#HealthTechnologies<br />

MEV: UN SOLO VENTILATORE<br />

POLMONARE PER DIECI PAZIENTI<br />

Possiamo o non possiamo collegare tanti pazienti allo stesso ventilatore<br />

polmonare? Farlo sul comune ventilatore singolo è un azzardo. Questo è<br />

un grosso limite per le terapie intensive, che devono far fronte a un alto<br />

numero <strong>di</strong> pazienti in modo del tutto improvviso. Un gruppo <strong>di</strong> ricerca<br />

del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> ha progettato MEV (Multiple Emergency<br />

Ventilator): un ventilatore multiplo, che sarebbe in grado <strong>di</strong> provvedere<br />

alla ventilazione assistita <strong>di</strong> fino a 10 pazienti contemporaneamente.<br />

Ecco come funziona<br />

GIUSEPPE BASELLI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria Elettronica<br />

Ulteriori informazioni su MEV<br />

Il cuore <strong>di</strong> MEV è una fonte <strong>di</strong> una<br />

miscela <strong>di</strong> ossigeno a pressione<br />

inspiratoria massima intrinsecamente<br />

sicura (Ppeak), per prevenire il<br />

danno da ventilazione meccanica. La<br />

ventilazione è fornita ad un massimo<br />

<strong>di</strong> 10 pazienti, assistiti in modo<br />

personalizzato riguardo al volume<br />

controllato e alle durate inspiratorie<br />

ed espiratorie. Il sistema meccanico è<br />

composto da una campana rovesciata<br />

(BJS, Fig.2) con tenuta ad acqua, che<br />

fissa Ppeak in base al principio <strong>di</strong><br />

Archimede. La campana, in acciaio inox,<br />

del <strong>di</strong>ametro <strong>di</strong> 50 cm e con una altezza<br />

<strong>di</strong> 60/70 cm, è inserita all’interno <strong>di</strong> un<br />

cilindro, che grazie all’intercape<strong>di</strong>ne<br />

d’acqua mantiene l’ossigeno alla<br />

pressione desiderata. Il gas è <strong>di</strong>stribuito<br />

ai pazienti intubati me<strong>di</strong>ante semplici<br />

tubi <strong>di</strong> acciaio inox da 2” facilmente<br />

montabili, autoportanti e modulari<br />

per poter essere adattati a <strong>di</strong>versi<br />

ambienti come triage, ospedali da<br />

campo, ospedali normali (Fig.1). L’intero<br />

sistema <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzione è ovviamente<br />

compatibile con alte concentrazioni <strong>di</strong><br />

ossigeno.<br />

L’unico “pezzo speciale” nel progetto<br />

del MEV è la campana. Per la linea<br />

comune è composto da elementi<br />

<strong>di</strong> utilizzo industriale, mentre gli<br />

stacchi inspiratori ad ogni paziente<br />

e la linea espiratoria sono mutuati<br />

dai comuni ventilatori. Tutte le<br />

parti meccaniche possono essere<br />

conservate in magazzino per un tempo<br />

indefinito e sanificate per essere usate<br />

subito nel momento del bisogno, al<br />

contrario dei ventilatori tra<strong>di</strong>zionali<br />

che, se conservati troppo a lungo,<br />

prima dell’uso hanno bisogno <strong>di</strong> una<br />

manutenzione che può durare fino a<br />

un mese. Specialmente in momenti<br />

<strong>di</strong> emergenza su larga scala, come<br />

quella occorsa in Italia nel mese <strong>di</strong><br />

marzo MEV potrebbe quin<strong>di</strong> evitare<br />

il congestionamento delle aziende<br />

<strong>di</strong> manutenzione e provvedere<br />

all’intubazione <strong>di</strong> emergenza<br />

<strong>di</strong> un alto numero <strong>di</strong> pazienti<br />

contemporaneamente.<br />

Il prof. Giuseppe Baselli ha guidato<br />

la progettazione <strong>di</strong> MEV con un<br />

gruppo <strong>di</strong> ricercatori dei Dipartimenti<br />

<strong>di</strong> Meccanica e <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> (Francesco<br />

Casella, Simone Cinquemani,<br />

Gianfranco Beniamino Fiore, Roberto<br />

Viganò), in collaborazione con un<br />

team del IRCCS Ca’ Granda Ospedale<br />

Maggiore Policlinico guidato dal prof.<br />

Alberto Zanella. «I volumi <strong>di</strong> gas che si<br />

trattano per la ventilazione polmonare<br />

sono molto piccoli rispetto a quelli<br />

che si trattano in qualsiasi impianto<br />

industriale e questo aggira il problema<br />

<strong>di</strong> non poter collegare più pazienti a<br />

un unico respiratore», spiega Baselli.<br />

24

«L’idea è centralizzare la caduta <strong>di</strong><br />

pressione da 2/3 atmosfere a quella<br />

che è necessaria per la ventilazione,<br />

che equivale a un centesimo <strong>di</strong> questa,<br />

e portare l’ossigeno ai pazienti con<br />

tubi <strong>di</strong> acciaio. Questo sistema è<br />

intrinsecamente sicuro, perché la parte<br />

delicata della ventilazione, quella<br />

da tenere sotto controllo, riguarda le<br />

pressioni polmonari: una pressione più<br />

alta del necessario produce quello che<br />

si chiama barotrauma, che può creare<br />

lesioni irreversibili».<br />

Ventilando più pazienti in parallelo, si<br />

è vincolati a una medesima pressione<br />

<strong>di</strong> picco respiratorio; sono in corso<br />

stu<strong>di</strong> clinici che, secondo quanto<br />

previsto dalle simulazioni, riusciranno<br />

a <strong>di</strong>mostrare che questo limite è<br />

adeguatamente compensato dal<br />

controllo personalizzato dei tempi <strong>di</strong><br />

ventilazione. Le simulazioni hanno<br />

<strong>di</strong>mostrato che il notevole volume<br />

del BJS e del sistema <strong>di</strong> <strong>di</strong>stribuzione<br />

permette un <strong>di</strong>saccoppiamento<br />

pressoché perfetto fra i vari pazienti<br />

collegati. MEV si configura quin<strong>di</strong><br />

come un supporto terapeutico molto<br />

flessibile e in grado <strong>di</strong> seguire tutto<br />

il ciclo da ventilazione controllato,<br />

dall’intubazione allo svezzamento,<br />

per un alto numero <strong>di</strong> pazienti.<br />

Nel progetto è previsto un modulo<br />

elettronico per ogni paziente in grado<br />

<strong>di</strong> monitorare i parametri vitali (respiro<br />

incluso) e controllare in<strong>di</strong>vidualmente<br />

la ventilazione basandosi su sensori<br />

<strong>di</strong> pressione e portata nella linea<br />

inspiratoria e in quella espiratoria.<br />

Questi sensori possono essere<br />

facilmente integrati nei monitor<br />

già in uso per monitorare tutti<br />

i parametri del paziente (saturazione<br />

d’ossigeno, ECG, pressione arteriosa,<br />

ecc.), inserendo semplicemente i<br />

coman<strong>di</strong> alle valvole <strong>di</strong> ventilazione.<br />

In questo modo il modulo elettronico<br />

può implementare anche le funzioni <strong>di</strong><br />

monitor da ICU o pre-ICU.<br />

Le stime in<strong>di</strong>cano che la parte<br />

meccanica del MEV avrebbe un<br />

costo nell’or<strong>di</strong>ne <strong>di</strong> grandezza dei<br />

2/3000 euro (con la capacità <strong>di</strong><br />

ventilare contemporaneamente fino<br />

a 10 pazienti), mentre i ventilatori<br />

tra<strong>di</strong>zionali (uno per paziente)<br />

possono costare tra i 10 e i 40.000<br />

euro. Questo permetterebbe <strong>di</strong> avere<br />

terapie intensive e pre-intensive con<br />

volumi <strong>di</strong> riserva molto ampi. Può<br />

così rappresentare una soluzione <strong>di</strong><br />

MEV FLEXIBLE LAYOUTS OF BEDS v.6<br />

Layout examples: the central cross element permits 1, 2 or 3 limbs.<br />

Ppeak<br />

plant<br />

Ppeak<br />

plant<br />

cross<br />

connector<br />

right L-shape layout<br />

MEV-BJ WATER SELA PRINCIPLE<br />

Patm<br />

normal<br />

operation<br />

bell level<br />

bell top<br />

p = peak<br />

Δh = Ppeak/(ρg)<br />

safety<br />

escape<br />

Principle of water seal. From left to righ: correct operative con<strong>di</strong>tion, with perfect air<br />

tightness; excess of volume at top of dynamic range opens the air escape hole at bell<br />

lower border; air escape will limit Ppeak excess even in the highly improbable case<br />

of an accidental bell blocking. The mild conicity of the bell is to avoid its blocking.<br />

emergenza, <strong>di</strong> backup rispetto alla<br />

necessità <strong>di</strong> un ventilatore completo,<br />

in particolare per pazienti che non<br />

sono ancora in terapia intensiva, per<br />

esempio in triage, o anche in scenari<br />

<strong>di</strong> crisi dove soluzioni veloci e <strong>di</strong> basso<br />

costo devono surrogare il normale<br />

equipaggiamento <strong>di</strong> ICU.<br />

Le informazioni relative al progetto<br />

sono <strong>di</strong>sponibili anche sul sito<br />

del Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

left L-shape<br />

bell above<br />

uppermost<br />

operation level<br />

Patm<br />

bell top<br />

p = peak<br />

Δh' = P/(ρg)<br />

Patm<br />

clover-shape<br />

Accidental<br />

bell<br />

blocking<br />

bell top<br />

p > Ppeak<br />

Informazione e Bioingegneria in<br />

libera consultazione e possono essere<br />

utilizzate da chiunque per l’impiego<br />

in situazioni emergenziali. Ad oggi è<br />

in corso una richiesta <strong>di</strong> fon<strong>di</strong> per<br />

la realizzazione <strong>di</strong> un prototipo e si<br />

sta procedendo con contatti per il<br />

trasferimento tecnologico ad aziende<br />

del settore. Una pubblicazione<br />

scientifica è in corso <strong>di</strong> revisione<br />

su un open journal e verrà messo a<br />

<strong>di</strong>sposizione sul sito appena accettato.<br />

fig. 1<br />

fig. 2<br />

25

3 RICERCA<br />

#Modelling<br />

#Econometry<br />

#Epidemiology<br />

#Mobility<br />

UNA FOTOGRAFIA DELL’ITALIA<br />

PRIMA E DOPO IL LOCKDOWN<br />

Alcuni ricercatori del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> hanno analizzato<br />

la relazione tra contrazione della mobilità e capacità fiscale dei<br />

territori comunali, evidenziando come, dove la mobilità si è ridotta<br />

<strong>di</strong> più, a maggiori riduzioni della mobilità si accompagnino red<strong>di</strong>ti più<br />

bassi. Lo stu<strong>di</strong>o è stato pubblicato su PNAS<br />

GIOVANNI BONACCORSI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

FABIO PAMMOLLI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

ANDREA FLORI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

L’articolo “Economic and Social<br />

Consequences of Human Mobility<br />

Restrictions under <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>” è<br />

stato pubblicato sulla rivista PNAS<br />

(Procee<strong>di</strong>ngs of the National Academy<br />

of Sciences) dal gruppo <strong>di</strong> ricercatori<br />

(Giovanni Bonaccorsi, Andrea Flori,<br />

Francesco Pierri) coor<strong>di</strong>nato dal<br />

professor Fabio Pammolli (Impact,<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> e CADS, il joint<br />

center tra <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> e Human<br />

Technopole), con la collaborazione dei<br />

team <strong>di</strong> ricerca <strong>di</strong> Walter Quattrociocchi<br />

Università Ca’ Foscari <strong>di</strong> Venezia) e<br />

Antonio Scala (CNR).<br />

Lo stu<strong>di</strong>o ha analizzato dati<br />

anonimizzati ed aggregati degli<br />

spostamenti <strong>di</strong> oltre 3 milioni <strong>di</strong><br />

italiani che utilizzano il social network<br />

Facebook nel periodo a cavallo del<br />

primo lockdown imposto dal governo,<br />

trovando che le misure <strong>di</strong> restrizione<br />

hanno determinato una contrazione<br />

me<strong>di</strong>a della mobilità del 70%.<br />

Tuttavia, nonostante le restrizioni alla<br />

mobilità abbiano riguardato tutto il<br />

territorio nazionale, la <strong>di</strong>stribuzione<br />

dei cambiamenti <strong>di</strong> mobilità registrati<br />

presenta <strong>di</strong>fferenze consistenti da<br />

zona a zona. In particolare, le regioni<br />

del nord, tra le più colpite dal virus,<br />

hanno registrato riduzioni <strong>di</strong> mobilità<br />

durante il lockdown che, in termini<br />

relativi, sono state meno intense: nei<br />

comuni <strong>di</strong> Lombar<strong>di</strong>a e Veneto, infatti,<br />

la riduzione dei flussi <strong>di</strong> mobilità è<br />

stata, in me<strong>di</strong>a, tra il 5% e il 15% più<br />

bassa della me<strong>di</strong>a nazionale, anche<br />

26

Per approfon<strong>di</strong>re:<br />

"Time, space and social<br />

interactions: exit mechanisms<br />

for the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemics"<br />

su Nature Scientific Reports<br />

"After the lockdown: simulating<br />

mobility,public health and<br />

economic recovery scenarios"<br />

su Nature Scientific Reports<br />

" Economic and social<br />

consequences of human mobility<br />

restrictions under <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>"<br />

su PNAS<br />

in relazione alla presenza <strong>di</strong> attività<br />

produttive considerate essenziali e che,<br />

pertanto, hanno continuato l’attività.<br />

Al contrario, in regioni meno colpite<br />

dal virus (nel momento in cui è stata<br />

eseguita l’analisi) come Abruzzo e<br />

Calabria, la contrazione è stata tra 16%<br />

e il 20% più alta della me<strong>di</strong>a nazionale.<br />

Per approfon<strong>di</strong>re gli effetti della<br />

riduzione <strong>di</strong> mobilità sulle con<strong>di</strong>zioni<br />

dei citta<strong>di</strong>ni italiani, i ricercatori<br />

hanno investigato le caratteristiche<br />

economiche e sociali dei comuni<br />

italiani colpiti in misura minore o<br />

maggiore dalla variazione <strong>di</strong> mobilità.<br />

Con una tecnica <strong>di</strong> regressione per<br />

quantili, i ricercatori hanno osservato<br />

che per i comuni dove la mobilità si è<br />

ridotta <strong>di</strong> più, a maggiori riduzioni della<br />

mobilità si accompagnano red<strong>di</strong>ti più<br />

bassi. Tra i comuni in cui la contrazione<br />

<strong>di</strong> mobilità è stata più intensa vi sono<br />

inoltre quelli che, prima del lockdown,<br />

avevano una capacità fiscale più<br />

elevata. Tra i comuni, invece, meno<br />

colpiti dal lockdown in termini <strong>di</strong><br />

riduzione della mobilità, maggiori tassi<br />

<strong>di</strong> riduzione della mobilità sono stati<br />

stimati per livelli <strong>di</strong> red<strong>di</strong>to più alto.<br />

La <strong>di</strong>namica dell’evoluzione del<br />

contagio da <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> rispetto a<br />

<strong>di</strong>mensioni economico-sociali è stata<br />

inoltre approfon<strong>di</strong>ta in ulteriori stu<strong>di</strong> (i<br />

lavori hanno coinvolto anche ricercatori<br />

del CNR, Università <strong>di</strong> Pavia, Università<br />

Ca’ Foscari <strong>di</strong> Venezia). In particolare,<br />

il lavoro “Time, space and social<br />

interactions: exit mechanisms for<br />

the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemics” (pubblicato<br />

su Nature Scientific Reports) ha<br />

analizzato l’impatto <strong>di</strong> meccanismi<br />

<strong>di</strong> introduzione/rilascio <strong>di</strong> politiche<br />

<strong>di</strong> restrizione della mobilità rispetto<br />

a due <strong>di</strong>verse fonti rilevanti <strong>di</strong><br />

eterogeneità: struttura geografica e<br />

demografica. Lo stu<strong>di</strong>o propone un<br />

modello <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione del contagio<br />

che tiene conto della struttura sociale<br />

dei contatti e delle relazioni tra<br />

territori come drivers per modellizzare<br />

l’impatto <strong>di</strong> politiche <strong>di</strong> restrizione/<br />

apertura della mobilità, identificando<br />

in queste due fonti <strong>di</strong> eterogeneità<br />

dei canali primari per governare la<br />

<strong>di</strong>namica del contagio.<br />

Il lavoro “After the lockdown:<br />

simulating mobility, public health<br />

and economic recovery scenarios”<br />

(pubblicato su Nature Scientific<br />

Reports) ha invece analizzato<br />

l’impatto economico delle misure<br />

<strong>di</strong> restrizione in termini <strong>di</strong> stima<br />

della per<strong>di</strong>ta <strong>di</strong> lavoro <strong>di</strong>sponibile in<br />

seguito all’evoluzione del contagio,<br />

alle limitazioni <strong>di</strong> mobilità e alle<br />

deroghe inerenti ai settori produttivi<br />

essenziali. Il lavoro sviluppa un'analisi<br />

per scenari per mostrare come <strong>di</strong>versi<br />

gra<strong>di</strong> <strong>di</strong> restrizione possono generare<br />

impatti economici eterogenei sul<br />

territorio italiano.<br />

REDDITO MEDIANO PROVINCIALE DEI COMUNI MENO COLPITI<br />

REDDITO MEDIANO PROVINCIALE DEI COMUNI PIÚ COLPITI<br />

23100<br />

23100<br />

21400<br />

21400<br />

<strong>19</strong>600<br />

<strong>19</strong>600<br />

17800<br />

17800<br />

16000<br />

16000<br />

14200<br />

14200<br />

12400<br />

Red<strong>di</strong>to me<strong>di</strong>ano provinciale dei comuni meno colpiti ( )<br />

12400<br />

Red<strong>di</strong>to me<strong>di</strong>ano provinciale dei comuni più colpiti ( )<br />

27

3 RICERCA<br />

#SystemicApproach<br />

#TechnicalSocialModel<br />

#UnLock<br />

IL MODELLO SISTEMICO<br />

PER LA GESTIONE<br />

DELL’UNLOCK PROPOSTO<br />

DAL POLITENICO DI MILANO<br />

Persona, Impresa, Sanità, Trasporto, Finanza, Scuola, Assistenza:<br />

la task force guidata dal rettore Ferruccio Resta e coor<strong>di</strong>nata dai<br />

proff. Tommaso Buganza e Clau<strong>di</strong>o Dell’Era ha presentato un modello<br />

olistico che mette in relazione tutti questi sistemi socio-tecnici per<br />

delineare una possibile strategia <strong>di</strong> unlock<br />

TOMMASO BUGANZA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

Alumnus Ingegneria Gestionale<br />

La crisi che stiamo fronteggiando è<br />

una crisi globale significativamente<br />

<strong>di</strong>versa da altre che l’hanno preceduta.<br />

Anzitutto, non si tratta <strong>di</strong> uno shock,<br />

ma uno stato <strong>di</strong> pressione persistente<br />

nel tempo: effetti ed azioni risolutive<br />

convivono innescando delle <strong>di</strong>namiche<br />

nuove. Partiamo quin<strong>di</strong> dalla<br />

CLAUDIO DELL'ERA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

Alumnus Ingegneria Gestionale<br />

consapevolezza che conosciamo poco il<br />

problema e dobbiamo imparare giorno<br />

dopo giorno. È inoltre un problema<br />

che coinvolge in maniera aggressiva<br />

e dolorosa la persona, coinvolgendo<br />

tutte le <strong>di</strong>mensioni principali del<br />

nostro modo <strong>di</strong> essere umani: la salute,<br />

le relazioni sociali e la partecipazione<br />

al sistema economico. Fare proposte,<br />

oggi, significa quin<strong>di</strong> cercare un nuovo<br />

assetto sostenibile per le persone: gli<br />

obiettivi e le azioni <strong>di</strong> contenimento<br />

dei danni devono tenere conto del loro<br />

costo economico e sociale.<br />

Da questo punto <strong>di</strong> partenza, la task<br />

force guidata dal rettore Ferruccio<br />

Resta, costituita dai proff. Mario<br />

Calderini, Mariano Corso, Giuliano<br />

Noci, Anna Paganoni, Fabio Pammolli,<br />

Alessandro Perego, Renato Rota,<br />

Piercesare Secchi, Paolo Trucco e<br />

supportata metodologicamente dai<br />

proff. Tommaso Buganza e Clau<strong>di</strong>o<br />

Dell’Era propone un modello per<br />

in<strong>di</strong>viduare strategie <strong>di</strong> unlock con tre<br />

obiettivi: la tenuta del sistema sociale,<br />

la tenuta del sistema economico e la<br />

gestione del contagio. «È importante<br />

sottolineare che non è un trade-off<br />

strutturale tra la tenuta del sistema<br />

economico e la salute delle persone.<br />

Indubbiamente la riapertura delle<br />

attività produttive e commerciali<br />

rende più <strong>di</strong>fficile il <strong>di</strong>stanziamento<br />

rispetto al caso base (lockdown)<br />

e potenzialmente incrementerà la<br />

variabile Rt <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione del contagio.<br />

Tuttavia, il concetto <strong>di</strong> tenuta sociale<br />

va oltre quello <strong>di</strong> sanità <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>.<br />

Il modello che proponiamo assume<br />

una prospettiva olistica sul concetto<br />

28

Le proposte vengono<br />

presentate a “pacchetti” così<br />

da valutare il loro impatto<br />

sistemico<br />

Per ogni pacchetto si valuta l’impatto su ciascun<br />

sottosistema, valutando quali variabili vengono<br />

influenzate e quali esiti comporta<br />

Vengono poi analizzate le relazioni tra sottosistemi,<br />

identificando le reciproche influenze<br />

Il risultato dell’analisi viene infine sintetizzato<br />

sui tre obiettivi principali<br />

Lavoro<br />

Sottosistema Persona<br />

Pacchetto A<br />

Sottosistema Impresa<br />

Trasporto<br />

Impresa<br />

tenuta del sistema sociale<br />

tenuta del sistema economico<br />

gestione del contagio<br />

Sottosistema Lavoro<br />

Sottosistema Sanità<br />

Assistenza<br />

Persona<br />

Pacchetto B<br />

Sottosistema Trasporti<br />

Sanità<br />

tenuta del sistema sociale<br />

tenuta del sistema economico<br />

gestione del contagio<br />

Sottosistema Scuola<br />

Finanza<br />

Scuola<br />

Sottosistema Assistenza<br />

Sottosistema Finanza<br />

<strong>di</strong> tenuta sociale che, se da un<br />

lato prevede <strong>di</strong> agire per ridurre la<br />

possibilità <strong>di</strong> contagio, dall’altro<br />

assume che altri effetti negativi (la<br />

per<strong>di</strong>ta del lavoro, la mancanza <strong>di</strong><br />

relazioni sociali, l’esclusione dal<br />

sistema scolastico, l’impossibilità<br />

<strong>di</strong> accedere al SSN, ecc.) debbano<br />

essere prese in considerazione per<br />

valutarne l’impatto sociale» commenta<br />

Buganza. «È opportuno anche un<br />

approfon<strong>di</strong>mento sul concetto <strong>di</strong><br />

gestione del contagio – prosegue: la<br />

gestione del contagio <strong>di</strong>pende sia dal<br />

numero <strong>di</strong> contagiati che dalla capacità<br />

del sotto-sistema “Sanità” <strong>di</strong> gestirli<br />

in modo efficace. Il nostro modello è<br />

in grado, da un lato, <strong>di</strong> valutare azioni<br />

tese a mitigare la crescita del numero<br />

<strong>di</strong> contagiati (ad esempio agendo sul<br />

<strong>di</strong>stanziamento sui mezzi <strong>di</strong> trasporto)<br />

e, dall’altro, <strong>di</strong> valutare l’effetto<br />

delle azioni <strong>di</strong> gestione dei contagiati<br />

nell’ambito del sotto-sistema “Sanità”<br />

(ad esempio con azioni specifiche <strong>di</strong><br />

assistenza domiciliare per la gestione<br />

dei casi non critici)». Tiene inoltre<br />

conto <strong>di</strong> “effetti collaterali”: per<br />

esempio, azioni che permetteranno <strong>di</strong><br />

liberare risorse del SSN attualmente<br />

impegnate nella gestione <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> e <strong>di</strong><br />

restituirle alla loro funzione primaria,<br />

impatteranno virtuosamente sulla<br />

tenuta del sistema sociale.<br />

I ricercatori hanno adottato un<br />

approccio sistemico con una particolare<br />

focalizzazione sulle azioni che rendono<br />

un sistema socio-tecnico resiliente<br />

e adattativo. I sistemi socio-tecnici<br />

sono sistemi contrad<strong>di</strong>stinti da sottosistemi<br />

sociali (p.e. persona) e sottosistemi<br />

tecnici (p.e. trasporto) le cui<br />

interrelazioni possono innescare dei<br />

circoli causali positivi (virtuosi) o negativi<br />

(viziosi). «Siamo convinti – continua<br />

Dell’Era – che non sia possibile uscire<br />

dalla crisi determinata da <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

con regole o provve<strong>di</strong>menti de<strong>di</strong>cati<br />

a singoli settori dell’economia o della<br />

società. È al contrario fondamentale<br />

progettare dei pacchetti <strong>di</strong> intervento<br />

che prendano in considerazioni le<br />

interrelazioni esistenti tra le <strong>di</strong>verse<br />

componenti del sistema e che siano<br />

in grado <strong>di</strong> innescare circoli positivi<br />

controllando i contro-effetti negativi».<br />

Il modello è basato su un impianto <strong>di</strong><br />

teoria dei sistemi (System-of-Systems)<br />

e descrive le relazioni funzionali <strong>di</strong><br />

un sistema <strong>di</strong> sotto-sistemi, tra cui ci<br />

sono: “Persona” (intesa come tenuta<br />

del sistema in<strong>di</strong>viduo e famiglia),<br />

“Impresa” (nella sua accezione più<br />

ampia), “Sanità” (<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> e NO<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>), “Trasporto” (<strong>di</strong> persone e<br />

merci), “Finanza” (pubblica e privata),<br />

“Assistenza” (principalmente terzo<br />

settore) e “Scuola” (comprensiva nella<br />

sua duplice missione <strong>di</strong> istruzione e<br />

cura educativa della gioventù).<br />

Lo scopo del modello non è fornire<br />

una soluzione completa per un singolo<br />

sotto-sistema (ad esempio “Scuola”),<br />

ma identificare come le con<strong>di</strong>zioni<br />

<strong>di</strong>namiche del sotto-sistema specifico,<br />

in termini <strong>di</strong> input e output, impattano<br />

(inibendo o abilitando) lo stato e le<br />

prestazioni <strong>di</strong> altri sotto-sistemi.<br />

Facciamo un esempio: nel sottosistema<br />

“Scuola”, oltre alla funzione <strong>di</strong><br />

scolarizzazione, sono state evidenziate<br />

le funzioni <strong>di</strong> care giving e <strong>di</strong> supporto<br />

sociale e psicologico, che avranno un<br />

impatto considerevole su altri sottosistemi.<br />

Questi impatti potranno essere<br />

virtuosi, come nel caso del sottosistema<br />

“Persona” (le scuole aperte<br />

permettono ai genitori <strong>di</strong> lavorare)<br />

o viziosi, come nel caso del sottosistema<br />

“Trasporto” (gli studenti<br />

che si spostano per andare a scuola<br />

impattano sulla capienza dei mezzi<br />

pubblici). Un altro esempio: le regole<br />

<strong>di</strong> <strong>di</strong>stanziamento impatteranno<br />

negativamente sul sotto-sistema<br />

“Trasporto” riducendone la capacità<br />

<strong>di</strong> trasporto e <strong>di</strong> conseguenza<br />

impatteranno negativamente sulla<br />

reale riapertura delle attività produttive,<br />

sulla capacità <strong>di</strong> consumo, e sulla<br />

tenuta sociale. Al contempo, avranno<br />

un impatto positivo sulla riduzione<br />

della propagazione del contagio. Il<br />

modello mostra la necessità <strong>di</strong> azioni<br />

specifiche sul sotto-sistema “Impresa”<br />

(turnazioni, 7/24, ecc.) per limitare<br />

l’impatto negativo del <strong>di</strong>stanziamento<br />

sulla capacità <strong>di</strong> mobilità delle<br />

persone e, <strong>di</strong> conseguenza, sugli altri<br />

sotto-sistemi che sono influenzati<br />

da tali <strong>di</strong>namiche <strong>di</strong> mobilità.<br />

I ricercatori evidenziano la necessità<br />

<strong>di</strong> verificare se gli aspetti collaterali<br />

e negativi <strong>di</strong> alcune proposte siano<br />

effettivamente equilibrati da altre<br />

azioni che possano mitigare gli effetti<br />

indesiderati, permettendo al sistema <strong>di</strong><br />

conservare uno stato <strong>di</strong> equilibrio e <strong>di</strong><br />

raggiungere i suoi obiettivi complessivi.<br />

29

3 RICERCA<br />

#HealthGeomatics<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>: UN METODO<br />

INNOVATIVO PER MONITORARE<br />

L’EVOLUZIONE DELLA PANDEMIA<br />

Il numero complessivo <strong>di</strong> chiamate al 112, correlato a quante<br />

<strong>di</strong> queste sono per patologie respiratorie e car<strong>di</strong>ovascolari, può<br />

in<strong>di</strong>carci quando è iniziata la pandemia e anticipare nuove ondate?<br />

Uno stu<strong>di</strong>o cerca <strong>di</strong> rispondere a questo interrogativo<br />

ENRICO CAIANI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Elettronica<br />

“Mapping Spatiotemporal Diffusion<br />

of <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> in Lombardy (Italy) on the<br />

Base of Emergency Me<strong>di</strong>cal Services<br />

Activities” è il titolo dello stu<strong>di</strong>o,<br />

apparso su ISPRS International Journal<br />

of Geo-Information e nato nell’ambito<br />

<strong>di</strong> una borsa inter-dottorale in<br />

Ingegneria Biome<strong>di</strong>ca finanziata dal<br />

<strong>Politecnico</strong> e assegnata all’ing. Lorenzo<br />

Gianquintieri, in collaborazione con<br />

il team condotto dal prof. Enrico<br />

Caiani, del Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria e<br />

quello della prof. Maria Brovelli del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria Civile e<br />

Ambientale.<br />

Caiani spiega: «Si vuole vedere se,<br />

avendo a <strong>di</strong>sposizione il quantitativo<br />

<strong>di</strong> chiamate al numero unico <strong>di</strong><br />

emergenza (112) e il numero <strong>di</strong> uscite<br />

<strong>di</strong> ambulanze legate a patologie<br />

respiratorie e car<strong>di</strong>ovascolari, sia<br />

possibile ricostruire degli in<strong>di</strong>ci che<br />

possano retrospettivamente <strong>di</strong>rci<br />

quando è iniziata effettivamente<br />

l’epidemia in Italia, e in<strong>di</strong>carci<br />

e avvisarci prospetticamente se<br />

è in arrivo una nuova ondata,<br />

così da fornire alla politica uno<br />

strumento decisionale». Un metodo<br />

dunque “data driven” che utilizza<br />

le informazioni geolocalizzate <strong>di</strong><br />

chiamate e ambulanze quoti<strong>di</strong>ane<br />

per un dato territorio e che ha come<br />

obiettivo, spiega sempre Caiani:<br />

«<strong>di</strong> evidenziare in<strong>di</strong>ci <strong>di</strong> allerta ad<br />

esse collegate. Il vantaggio <strong>di</strong> non<br />

essere <strong>di</strong>pendenti dalla <strong>di</strong>sponibilità<br />

<strong>di</strong> poter effettuare test <strong>di</strong>agnostici<br />

(che possono avere limiti legati alla<br />

saturazione della capacità del Sistema<br />

Sanitario Nazionale e introducono un<br />

ritardo <strong>di</strong> qualche giorno necessario<br />

alle loro analisi)». Lo stu<strong>di</strong>o ha preso<br />

in considerazione la Lombar<strong>di</strong>a,<br />

<strong>di</strong>videndola in <strong>di</strong>stretti <strong>di</strong> 100.000<br />

abitanti. I dati forniti poi dall’Agenzia<br />

Regionale Emergenza Urgenza (AREU)<br />

hanno evidenziato come il SARS-<br />

CoV-2 fosse molto probabilmente già<br />

<strong>di</strong>ffuso sul territorio lombardo ben<br />

prima dell'in<strong>di</strong>viduazione del primo<br />

paziente il 21 febbraio. Nel <strong>di</strong>stretto in<br />

cui è inclusa Codogno la data <strong>di</strong> inizio<br />

della <strong>di</strong>ffusione è stata identificata<br />

con il 16 febbraio, mentre nei <strong>di</strong>stretti<br />

<strong>di</strong> Nembro ed Alzano Lombardo tra<br />

il 14 e il 16 febbraio. La metodologia<br />

sviluppata è esten<strong>di</strong>bile ad altri<br />

territori e mostra le potenzialità<br />

<strong>di</strong> questo tipo <strong>di</strong> analisi sui dati<br />

dell'emergenza generati dalla azione<br />

del singolo citta<strong>di</strong>no. Alla luce dei<br />

risultati ottenuti, si sta ora stu<strong>di</strong>ando<br />

come poter fornire un’in<strong>di</strong>cazione<br />

<strong>di</strong> allerta specifica per un dato<br />

territorio, in base alla tendenza dei<br />

giorni precedenti, così da evidenziare<br />

alle autorità competenti le zone<br />

30

Leggi l'articolo pubblicato<br />

su ISPRS International Journal<br />

of Geo-Information<br />

geografiche più critiche.<br />

Il gruppo <strong>di</strong> ricerca guidato da Caiani,<br />

che da circa sei anni si occupa anche<br />

<strong>di</strong> nuove tecnologie <strong>di</strong>gitali per la<br />

salute, sta portando avanti altri due<br />

progetti relativi alla <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, in<br />

ambito Health Geomatics. Nel primo<br />

si mette in correlazione l'esposizione<br />

continua a concentrazioni più elevate<br />

<strong>di</strong> determinati agenti inquinanti con<br />

una maggiore velocità <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione del<br />

virus. Il secondo, in collaborazione con<br />

la facoltà <strong>di</strong> Psicologia dell’Università<br />

Statale <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, vuole creare un tool<br />

<strong>di</strong> supporto tramite mobile health<br />

per operatori sanitari, per limitare<br />

le conseguenze dei <strong>di</strong>sturbi post<br />

traumatici da e del burn out, legati<br />

alla con<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> lavoro in cui me<strong>di</strong>ci<br />

e infermieri si trovano quando devono<br />

gestire una situazione <strong>di</strong> emergenza<br />

come quella appena trascorsa.<br />

31

3 RICERCA<br />

#Finance #DemandShock #DynamicDiscounting #Economy<br />

SUPPLY CHAIN FINANCE:<br />

DIETRO L’EMERGENZA<br />

SANITARIA C’È ANCHE<br />

QUELLA ECONOMICO-SOCIALE<br />

L’osservatorio <strong>di</strong> Supply Chain Finance del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>,<br />

guidato dal prof. Federico Caniato, stu<strong>di</strong>a le opportunità <strong>di</strong><br />

ottimizzazione del capitale circolante e l’accesso al cre<strong>di</strong>to fornito<br />

dai servizi e dalle soluzioni <strong>di</strong> Supply Chain. Un lavoro <strong>di</strong> ricerca<br />

focalizzatosi, a causa della pandemia, sull’analisi dell’impatto della<br />

rottura sulla supply chain, monitorando la situazione a livello globale,<br />

con un’attenzione particolare ai flussi finanziari e alle possibili<br />

soluzioni per mitigare questi impatti<br />

FEDERICO CANIATO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Gestionale<br />

«Ci occupiamo <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are il tema<br />

della gestione dei flussi finanziari:<br />

dai pagamenti agli incassi, <strong>di</strong> tutta la<br />

filiera produttiva. Oggi tutte le aziende<br />

acquistano moltissimo esternamente e<br />

<strong>di</strong> conseguenza <strong>di</strong>pendono fortemente<br />

dai propri fornitori. Prima <strong>di</strong> giungere<br />

al prodotto finito, c’è una fitta rete <strong>di</strong><br />

fornitura tra le imprese», spiega subito<br />

Federico Caniato, che guida il team <strong>di</strong><br />

Supply Chain Finance del <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong>. La pandemia ha innescato<br />

una serie <strong>di</strong> cambiamenti del sistema<br />

economico-finanziario, andando ad<br />

esasperare una serie <strong>di</strong> problemi già<br />

precedentemente emersi. «I tempi<br />

<strong>di</strong> pagamento lunghi fanno sì che le<br />

aziende, soprattutto quelle più piccole,<br />

ricevano or<strong>di</strong>ni ma che non abbiano<br />

poi sufficiente liqui<strong>di</strong>tà per far fronte<br />

alle spese giornaliere. Se falliscono,<br />

<strong>di</strong>venta un problema per tutti, anche<br />

per le gran<strong>di</strong> aziende, perché vengono<br />

a mancare dei fornitori in<strong>di</strong>spensabili<br />

e i costi complessivi aumentano.<br />

Durante il lockdown il problema<br />

si è acuito portando una serie <strong>di</strong><br />

criticità: dal crollo della domanda<br />

alle <strong>di</strong>fficoltà <strong>di</strong> fornitura. Chi aveva<br />

già venduto qualcosa, non riusciva a<br />

incassare perché i pagamenti erano<br />

stati bloccati; altri avevano prodotto<br />

ma non riuscivano a vendere. Non<br />

si tratta <strong>di</strong> un tema solo <strong>di</strong> profitto<br />

ma <strong>di</strong> sopravvivenza delle imprese,<br />

<strong>di</strong> tutela dei posti <strong>di</strong> lavori, con delle<br />

implicazioni sociali molto ampie.<br />

Noi stu<strong>di</strong>amo questi problemi e<br />

proponiamo delle possibili soluzioni».<br />

Parallelamente all’emergenza sanitaria,<br />

dunque, si è andata a creare un’altra<br />

emergenza, altrettanto fondamentale<br />

da sanare: un’emergenza economica<br />

e sociale. «Il nostro lavoro nei mesi<br />

del lockdown - <strong>di</strong>ce Caniato - si è<br />

concentrato sull’esigenza <strong>di</strong> far fronte<br />

all’emergenza. Un primo esempio<br />

concreto è stato proprio il quadro<br />

degli strumenti e delle iniziative<br />

<strong>di</strong>sponibili in ambito Supply Chain<br />

Finance, che abbiamo costruito con<br />

la nostra ricerca e con<strong>di</strong>viso con vari<br />

player del settore. Abbiamo continuato<br />

e potenziato la formazione su questi<br />

temi, sia ai nostri studenti universitari,<br />

sia ai manager che frequentano i<br />

nostri corsi al MIP (la business school<br />

32

del <strong>Politecnico</strong>, ndr), sia con le attività<br />

<strong>di</strong>vulgative dell’Osservatorio».<br />

L'ECOSISTEMA<br />

Gli strumenti messi in campo per<br />

fronteggiare l’emergenza economica<br />

sono molti. La più <strong>di</strong>ffusa è il Reverse<br />

Factoring, grazie al quale una grande<br />

impresa può permettere ai propri<br />

fornitori <strong>di</strong> cedere il proprio cre<strong>di</strong>to a<br />

istituti finanziari convenzionati a tassi<br />

agevolati, perché il cre<strong>di</strong>to è garantito<br />

appunto dal cliente, ottenendo così<br />

incassi imme<strong>di</strong>ati. Abbiamo osservato<br />

anche una crescita dell’uso del<br />

Dynamic Discounting, che consente<br />

il pagamento anticipato da parte<br />

del cliente a fronte <strong>di</strong> uno sconto<br />

da parte del fornitore sull’importo<br />

della fattura proporzionale ai giorni <strong>di</strong><br />

anticipo, concordato <strong>di</strong>namicamente<br />

per ciascuna transazione. Un’altra<br />

soluzione utile è l’Inventory Finance,<br />

un finanziamento <strong>di</strong> breve termine<br />

delle scorte attraverso una linea <strong>di</strong><br />

cre<strong>di</strong>to de<strong>di</strong>cata. Sta avendo grande<br />

impulso anche l’Invoice Tra<strong>di</strong>ng, un<br />

“marketplace” per l’anticipo delle<br />

fatture, basato su una piattaforma<br />

<strong>di</strong>gitale che consente a terze parti<br />

con <strong>di</strong>sponibilità <strong>di</strong> capitali (istituzioni<br />

finanziarie e non) <strong>di</strong> investire nelle<br />

fatture emesse dalle aziende.<br />

Incominciano a svilupparsi anche<br />

soluzioni <strong>di</strong> Multitier Finance, soluzioni<br />

<strong>di</strong> finanziamento del capitale circolante<br />

che raggiungono anche i fornitori oltre<br />

il primo livello, supportando gli sta<strong>di</strong><br />

più a monte della filiera, che sono<br />

spesso quelli più in <strong>di</strong>fficoltà. «Per<br />

avere informazioni aggiornate abbiamo<br />

coinvolto la nostra “community”<br />

dell’Osservatorio Supply Chain Finance,<br />

fatta <strong>di</strong> operatori finanziari (banche,<br />

società <strong>di</strong> factoring, fintech), <strong>di</strong> aziende<br />

industriali e <strong>di</strong> servizi <strong>di</strong> tanti settori<br />

<strong>di</strong>versi, <strong>di</strong> information provider, <strong>di</strong><br />

technology provider e <strong>di</strong> società <strong>di</strong><br />

consulenza. Le domande che ponevamo<br />

riguardavano sia la situazione del<br />

momento (se le aziende erano attive<br />

o ferme, che impatto avevano avuto<br />

sia dal lockdown cinese prima, sia da<br />

quello italiano ed europeo poi, come si<br />

stavano organizzando, quali soluzioni<br />

stavano mettendo in campo), sia le<br />

prospettive per l’imme<strong>di</strong>ato futuro.<br />

Abbiamo monitorato costantemente<br />

anche le fonti secondarie come la<br />

stampa, il web e i report <strong>di</strong> settore.<br />

Siamo rimasti in costante contatto<br />

con i nostri partner internazionali,<br />

che lavorano sullo stesso tema in altri<br />

paesi (soprattutto in Europa e USA,<br />

ma abbiamo avuto anche contatti con<br />

la Cina), sempre per monitorare la<br />

situazione sia in termini <strong>di</strong> impatti sia<br />

<strong>di</strong> risposte».<br />

Una delle aziende con cui si sono<br />

confrontati è stata Luxottica, che come<br />

tutte le aziende del settore moda ha<br />

dovuto fronteggiare un improvviso<br />

crollo della domanda con uno stop<br />

delle produzioni. Molti fornitori però<br />

avevano già prodotto i componenti e<br />

se non fossero stati pagati da Luxottica<br />

avrebbero avuto serie <strong>di</strong>fficoltà a<br />

coprire i costi. «Abbiamo suggerito a<br />

Luxottica <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are una soluzione<br />

innovativa <strong>di</strong> supply chain finance,<br />

il Purchase Order Finance, ovvero<br />

concordare con le proprie banche<br />

<strong>di</strong> offrire ai fornitori la possibilità <strong>di</strong><br />

utilizzare gli or<strong>di</strong>ni <strong>di</strong> acquisto ricevuti<br />

da Luxottica per ottenere degli anticipi<br />

sui pagamenti futuri, garantiti appunto<br />

da Luxottica. L’azienda ha poi trovato<br />

un modo alternativo per raggiungere lo<br />

stesso risultato, sfruttando il Reverse<br />

Factoring che aveva già in essere: in<br />

pratica i fornitori, una volta consegnata<br />

la merce ed emessa la fattura, possono<br />

cederla alla banca partner <strong>di</strong> Luxottica<br />

e ottenerne il pagamento imme<strong>di</strong>ato,<br />

e quin<strong>di</strong> anticipato rispetto ai tempi <strong>di</strong><br />

pagamento contrattuali, a con<strong>di</strong>zioni<br />

molto favorevoli».<br />

Oltre alle collaborazioni strutturate<br />

con gran<strong>di</strong> aziende, il gruppo è<br />

anche attivo nel supporto <strong>di</strong> realtà<br />

industriali più piccole. «Vengono da<br />

noi con richieste molto <strong>di</strong>verse tra<br />

loro. Durante il lockdown, per esempio,<br />

un’azienda ci ha detto: “Vogliamo<br />

donare dei respiratori agli ospedali<br />

ma non sappiamo dove comprarli,<br />

aiutateci a trovare chi li vende”. Così<br />

abbiamo trascorso un weekend,<br />

sfruttando le nostre conoscenze,<br />

per trovare chi potesse fornirli».<br />

A <strong>di</strong>mostrazione che emergenza<br />

economica e sociale hanno bisogno<br />

innanzitutto della cura delle persone.<br />

33

3 RICERCA<br />

#Demographics #Mobility #UrbanHealth<br />

STRATEGIE PER CITTÀ<br />

RESILIENTI ALLE EPIDEMIE<br />

Il coronavirus ha evidenziato alcune criticità tipiche del contesto<br />

urbano, che oggi ha bisogno <strong>di</strong> essere ripensato in chiave <strong>di</strong><br />

prevenzione: ne parla lo stu<strong>di</strong>o “<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> and Cities: from Urban<br />

Health strategies to the pandemic challenge. A Decalogue of Public<br />

Health opportunities”, pubblicato da Acta Biome<strong>di</strong>ca e firmato da un<br />

gruppo multi<strong>di</strong>sciplinare <strong>di</strong> ricercatori, progettisti ed esperti <strong>di</strong> sanità<br />

pubblica coor<strong>di</strong>nati dal prof. Stefano Capolongo<br />

STEFANO CAPOLONGO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Architettura,<br />

Ingegneria delle Costruzioni e<br />

Ambiente Costruito (DABC)<br />

Design & Health Lab<br />

Alumnus Architettura<br />

«L’Architettura ha sempre più<br />

bisogno <strong>di</strong> strumenti che possano<br />

supportare le scelte progettuali, in<br />

particolare sul modo in cui l’ambiente<br />

costruito influisce sul nostro stato <strong>di</strong><br />

salute», spiega subito il prof. Stefano<br />

Capolongo, <strong>di</strong>rettore del Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Architettura, Ingegneria delle<br />

Costruzioni e Ambiente Costruito<br />

(DABC) e coor<strong>di</strong>natore dell’unità<br />

<strong>di</strong> ricerca Design & Health Lab. A<br />

fronte dell’emergenza <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, il<br />

Dipartimento ha attivato quattor<strong>di</strong>ci<br />

osservatori per stu<strong>di</strong>are il ruolo<br />

dell’ambiente costruito nella fase<br />

<strong>di</strong> ripartenza: dal turismo alla<br />

<strong>di</strong>gitalizzazione, dalle scuole ai luoghi<br />

per lo sport. In particolare, il Design &<br />

Health Lab sta portando avanti tre linee<br />

<strong>di</strong> ricerca. La prima riguarda l’e<strong>di</strong>lizia<br />

ospedaliera, sulla quale i ricercatori del<br />

<strong>Politecnico</strong> stanno lavorando da <strong>di</strong>versi<br />

anni, anche attraverso lo sviluppo <strong>di</strong><br />

strumenti <strong>di</strong> valutazione multicriteriale.<br />

È un tema che accentra le criticità <strong>di</strong><br />

pianificazione sul modello delle città<br />

e che, oggi, deve focalizzarsi in modo<br />

specifico su resilienza, flessibilità e sul<br />

controllo del contagio: per esempio con<br />

la progettazione <strong>di</strong> percorsi a senso<br />

unico e nuclei modulari facilmente<br />

isolabili e adattabili.<br />

Il secondo tema importante è quello<br />

della stretta relazione che esiste tra<br />

ambiente indoor e benessere della<br />

popolazione. Una ricerca svolta in<br />

collaborazione con l’Università <strong>di</strong><br />

Genova ha messo in evidenza e<br />

misurato la correlazione tra qualità<br />

dell’abitazione e salute mentale,<br />

durante il lockdown. «L’elevata<br />

numerosità del campione e le analisi<br />

statistiche hanno permesso una lettura<br />

oggettiva <strong>di</strong> dati sia quantitativi che<br />

qualitativi, che vanno dalle <strong>di</strong>mensioni<br />

<strong>di</strong> un appartamento al numero <strong>di</strong><br />

abitanti, fino al comfort percepito e<br />

alla vista <strong>di</strong> cui si gode dalle finestre»,<br />

continua Capolongo, evidenziando<br />

come l’ambiente costruito possa<br />

svolgere funzioni <strong>di</strong> prevenzione<br />

nell’insorgere <strong>di</strong> determinate patologie<br />

e abbia oggi un ruolo importante nella<br />

nostra capacità <strong>di</strong> rispondere alle<br />

emergenze sanitarie.<br />

La terza linea <strong>di</strong> ricerca in ambito<br />

urban health è infatti il tema della<br />

pianificazione delle città. «Alcuni<br />

stu<strong>di</strong>, ancora in fase <strong>di</strong> elaborazione,<br />

<strong>di</strong>mostrerebbero che esiste una<br />

correlazione tra ambiente costruito e<br />

<strong>di</strong>ffusione della pandemia». Oggi, il<br />

57% della popolazione vive in contesti<br />

urbani e si prevede che nel 2050 questa<br />

proporzione crescerà fino a superare<br />

la soglia del 70%. «Vivere in città<br />

comporta <strong>di</strong>versi vantaggi dal punto<br />

<strong>di</strong> vista della salute, contrariamente<br />

a quanto si potrebbe pensare: la<br />

popolazione urbana ha una aspettativa<br />

<strong>di</strong> vita maggiore <strong>di</strong> quella che vive in<br />

contesto rurale». Questo è dovuto al<br />

grado <strong>di</strong> istruzione, me<strong>di</strong>amente più<br />

elevato in città, e alla maggiore capacità<br />

34

THE NEED TO ASSIGN “PRIORITIES” TO CRITERIA AND ITEMS<br />

THE QUESTIONNAIRE AND THE OUTCOMES<br />

MACRO criteria and items weights<br />

density 16%<br />

<strong>di</strong>versity 24%<br />

intersections<br />

built-up area<br />

destinations (g. f.)<br />

sidewalk presence<br />

15%<br />

10%<br />

30%<br />

45%<br />

transportation stops<br />

coverage<br />

parking availability<br />

36%<br />

49%<br />

15%<br />

design 60%<br />

street layout<br />

buil<strong>di</strong>ng layout<br />

green layout<br />

61%<br />

15%<br />

24%<br />

MICRO criteria and items weights<br />

comfort 18%<br />

land use mix<br />

active environment<br />

relational environment<br />

14%<br />

30%<br />

56%<br />

universal design<br />

pedestrian/cyclist<br />

safeness elements<br />

relational environment<br />

25%<br />

75%<br />

usefulness 33%<br />

aesthetics 10%<br />

safeness 39%<br />

lanes width<br />

and obstructions<br />

urban furiture<br />

62%<br />

38%<br />

attractveness<br />

cleanliness<br />

50%<br />

50%<br />

35

CURRENT MODEL<br />

SUPERBLOCKS MODEL<br />

Public transport network<br />

Bicycles main network (bike lane)<br />

Bicycles signposts (reverse <strong>di</strong>rection)<br />

Free passage of bicycles<br />

Private vehicle passing<br />

Residents vehicles<br />

Urban services and emergency<br />

dum carriers<br />

Dum proximity area<br />

Access control<br />

Basic traffic network<br />

Single platform (pedestrians priority)<br />

economica. Inoltre, non trascurabile<br />

è la maggiore accessibilità ai servizi:<br />

banalmente, gli ospedali sono vicini<br />

e facilmente raggiungibili. Per contro,<br />

le nostre città sono molto inquinate e<br />

questo incide per un terzo sulla salute<br />

in quanto fattore <strong>di</strong> rischio. Vivere<br />

in città fa aumentare la probabilità<br />

<strong>di</strong> sviluppare malattie legate a<br />

uno stile <strong>di</strong> vita sedentario come il<br />

<strong>di</strong>abete e l’obesità. Queste patologie<br />

particolarmente <strong>di</strong>ffuse in aree urbane<br />

appartengono alle cosiddette “Non<br />

Communicable Diseases” (NCDs), cioè<br />

malattie cronico degenerative, come<br />

quelle car<strong>di</strong>ocircolatorie e oncologiche.<br />

Gli stu<strong>di</strong> OMS <strong>di</strong>mostrano che, in<br />

Europa, globalizzazione, urbanizzazione<br />

e invecchiamento della popolazione<br />

sono responsabili <strong>di</strong> queste malattie<br />

con un’incidenza dell’87%. Ciò porta<br />

a trasferire sempre più il concetto <strong>di</strong><br />

salute da un approccio esclusivamente<br />

me<strong>di</strong>co a un approccio <strong>di</strong> carattere<br />

sociale: i comportamenti sociali<br />

influiscono notevolmente sulla salute<br />

della popolazione. Questo approccio<br />

è descritto nella review pubblicata<br />

su Acta Biome<strong>di</strong>ca nell’aprile <strong>2020</strong>, e<br />

Capolongo commenta: «Interpretiamo<br />

tutte le azioni progettuali, come un<br />

parco, una pista ciclabile, un’area<br />

pedonale, come azioni <strong>di</strong> prevenzione<br />

dalle malattie e promozione della<br />

salute. Nel caso <strong>di</strong> <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, la<br />

relazione tra ambiente urbano e<br />

<strong>di</strong>ffusione dell’epidemia sono evidenti.<br />

In prima istanza sembra che ci sia<br />

una correlazione tra inquinamento<br />

atmosferico e propagazione del<br />

virus o gravità dei sintomi. Inoltre,<br />

sembra che il virus abbia colpito<br />

soprattutto la popolazione anziana e<br />

pluripatologica, due fasce anagrafiche<br />

rappresentate nelle città, in particolar<br />

modo in relazione alle patologie<br />

cronico degenerative citate sopra.<br />

Quin<strong>di</strong>, rendere sicure le città rispetto<br />

a questi elementi potrebbe incidere<br />

sulla nostra capacità <strong>di</strong> fermare una<br />

seconda ondata. Oggi, la pianificazione<br />

urbana assume una <strong>di</strong>mensione<br />

urgente, ma <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> ha accelerato<br />

un processo già in atto, ovvero la<br />

necessità <strong>di</strong> rendere le città sempre<br />

più sostenibili, resilienti e inclusive».<br />

Un parco urbano dunque può essere<br />

interpretato come uno spazio polmone,<br />

dove poter eventualmente collocare<br />

rapidamente funzioni <strong>di</strong> supporto alla<br />

gestione dell’emergenza: potrebbe<br />

ospitare un ospedale da campo, in<br />

centro città e vicino agli ospedali,<br />

ma ben isolato per non alimentare il<br />

contagio. Il <strong>di</strong>stanziamento è un altro<br />

esempio. «È una pratica antica, in uso<br />

soprattutto quando non esistevano<br />

vaccini e antibiotici: nel corso del<br />

‘900, il progresso in campo me<strong>di</strong>co ha<br />

demandato alla me<strong>di</strong>cina le funzioni<br />

<strong>di</strong> prevenzione che, in passato,<br />

erano svolte dall’isolamento e dalle<br />

pratiche igieniche. Oggi ci troviamo<br />

nuovamente nella con<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> non<br />

avere (per ora) un vaccino o un rime<strong>di</strong>o<br />

me<strong>di</strong>co efficace contro questo virus, e<br />

le città possono adattarsi adottando<br />

strumenti “sociali” ovvero strategie<br />

spaziali e organizzative: per esempio,<br />

un piano regolatore degli orari che<br />

permetta <strong>di</strong> evitare assembramenti<br />

sui mezzi pubblici, senza che per<br />

forza le persone debbano spostarsi in<br />

macchina».<br />

36

Un altro strumento è la pianificazione<br />

dei quartieri: ricreare i servizi <strong>di</strong><br />

prossimità della popolazione nell’arco<br />

<strong>di</strong> percorrenza <strong>di</strong> tempo massima<br />

<strong>di</strong> 15 minuti a pie<strong>di</strong>. «Consentirebbe<br />

<strong>di</strong> fare attività fisica (limitando la<br />

sedentarietà), permetterebbe una<br />

rivitalizzazione del tessuto urbano<br />

in termini economici (anche questo<br />

elemento che incide sulla salute)<br />

e potrebbe essere <strong>di</strong> grande aiuto<br />

nel contenere i focolai. I quartierinuclei<br />

sarebbero permeabili tra loro<br />

in con<strong>di</strong>zioni normali, ma in caso <strong>di</strong><br />

necessità potrebbero essere isolati<br />

rapidamente, evitando al contempo<br />

chiusure generalizzate e intervenendo<br />

solo dove è necessario e per perio<strong>di</strong><br />

brevi, che peserebbero meno sul<br />

sistema economico».<br />

La review pubblicata su Acta Biome<strong>di</strong>ca<br />

contiene un decalogo <strong>di</strong> proposte<br />

che, a partire dalle riflessioni sulla<br />

pandemia <strong>di</strong> coronavirus, aprono<br />

scenari interessanti sull’evoluzione<br />

delle nostre città. Le strategie derivanti<br />

da questo stu<strong>di</strong>o sono in fase <strong>di</strong><br />

applicazione anche all’interno del<br />

progetto <strong>di</strong> ricerca europeo EIT (Urban<br />

Mobility for more Liveable Urban<br />

Spaces, <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> Crisis response), che<br />

- con un budget complessivo <strong>di</strong> 720mila<br />

euro - prevede una sperimentazione<br />

progettuale a Saint-Germain En-Laye,<br />

in Francia. «In questo particolare<br />

momento storico - conclude Capolongo<br />

- le città hanno un ruolo importante<br />

nella gestione dell’epidemia e dei suoi<br />

effetti a lungo termine».<br />

"<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> and Cities:<br />

from Urban Health strategies<br />

to the pandemic challenge.<br />

A Decalogue of Public<br />

Health opportunities"<br />

— ACTA Biome<strong>di</strong>ca<br />

37

#SystemsModelling<br />

#ControlTheory<br />

COME CONTROLLARE<br />

L’EPIDEMIA DI SARS-COV-2?<br />

3 RICERCA<br />

Un modello matematico stu<strong>di</strong>a la relazione tra i dati epidemiologici<br />

e le strategie <strong>di</strong> contenimento in <strong>di</strong>versi paesi colpiti dall’epidemia,<br />

in<strong>di</strong>viduando i limiti intrinseci alla controllabilità del processo<br />

sulla base della teoria del controllo e le strategie migliori per<br />

l’implementazione delle restrizioni<br />

FRANCESCO CASELLA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria Elettronica<br />

La rivista IEEE Control Systems<br />

Letters ha pubblicato un articolo<br />

firmato dal prof. Francesco Casella,<br />

del Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>. Il lavoro, dal<br />

titolo "Can the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> Epidemic Be<br />

Controlled on the Basis of Daily Test<br />

Reports?", analizza la possibilità <strong>di</strong><br />

controllare l’epidemia <strong>di</strong> SARS-CoV-2<br />

attraverso misure <strong>di</strong> contenimento<br />

basate sui report giornalieri <strong>di</strong><br />

tamponi positivi al virus, numero <strong>di</strong><br />

casi attivi e casi in totale. Casella ha<br />

sviluppato un modello matematico,<br />

tarato coi dati delle epidemie in Cina,<br />

Italia, Francia e Regno Unito, su cui<br />

applicare alcune tecniche <strong>di</strong> teoria<br />

del controllo per capire se e in che<br />

misura le restrizioni basate su questi<br />

in<strong>di</strong>catori possano funzionare o meno.<br />

“La scorsa primavera, le variabili<br />

riportate giornalmente, in particolare<br />

tamponi positivi e numero <strong>di</strong><br />

ricoverati, crescevano esponenzialmente<br />

con un tempo <strong>di</strong> raddoppio sui 4<br />

giorni. In sostanza, senza azioni <strong>di</strong><br />

contenimento, in due settimane i<br />

numeri si moltiplicano per 8, in quattro<br />

settimane per 64, e così via. Esiste<br />

anche un lasso <strong>di</strong> tempo variabile<br />

tra il momento in cui un in<strong>di</strong>viduo è<br />

contagioso e il suo tampone viene<br />

registrato dalla Protezione Civile”,<br />

commenta il ricercatore in un<br />

articolo <strong>di</strong>vulgativo su Maddmaths<br />

evidenziando alcune criticità. «Il<br />

problema è che controllare un sistema<br />

che esplode esponenzialmente, con<br />

un ritardo <strong>di</strong> due settimane tra la<br />

causa (decreti <strong>di</strong> salute pubblica) e<br />

l’effetto (numero tamponi positivi),<br />

può essere impossibile». Il problema<br />

si pone in maniera simile in occasione<br />

della seconda ondata.<br />

Le strategie <strong>di</strong> contenimento<br />

hanno alcuni limiti connessi a una<br />

combinazione <strong>di</strong> ritardo intrinseco<br />

nell’evoluzione della malattia e<br />

nel processo <strong>di</strong> registrazione dei<br />

casi positivi, unito a incertezza e<br />

instabilità delle <strong>di</strong>namiche <strong>di</strong> reazione.<br />

Programmare solide strategie <strong>di</strong><br />

controllo nel momento in cui la<br />

traiettoria del contagio ha Rt > 1.1<br />

è molto <strong>di</strong>fficile. Anche un’azione<br />

drastica che <strong>di</strong>mezzasse tale ritardo<br />

porterebbe tale limite a Rt > 1.2, limite<br />

ampiamente superato in Italia per<br />

tutto il mese <strong>di</strong> ottobre <strong>2020</strong>. Al <strong>di</strong><br />

sopra <strong>di</strong> tale limite, l’analisi basata<br />

sulla teoria del controllo mostra<br />

come l’unica strategia efficace sia<br />

<strong>di</strong> introdurre limitazioni abbastanza<br />

drastiche da portare con ragionevole<br />

certezza Rt sotto ad 1, mentre strategie<br />

efficaci <strong>di</strong> chiusure graduali quando Rt<br />

stia molto sopra 1.1 non sono possibili<br />

per ragioni strutturali.<br />

38

"Can the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

Epidemic Be Controlled on the<br />

Basis of Daily Test Reports?"<br />

— IEEEXplore<br />

"<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>: la situazione<br />

è sotto controllo?"<br />

— MaddMaths<br />

L’analisi può rivelarsi particolarmente<br />

utile nella gestione della seconda<br />

ondata, suggerendo come la strategia<br />

vincente sia l’introduzione iniziale <strong>di</strong><br />

forti restrizioni, che portino Rt sotto<br />

ad uno in breve tempo, seguita da una<br />

fase <strong>di</strong> caute e progressive riaperture,<br />

che è gestibile se si mantiene Rt sotto<br />

ad 1.1 come già avvenuto nel periodo<br />

maggio-giugno. Conforta osservare<br />

come, sia pure tra molte incertezze<br />

e resistenze, questa sia la strategia<br />

attualmente perseguita in Italia.<br />

×10 5 10 20 30 40 50 60 70<br />

2<br />

A r<br />

: Model<br />

A r<br />

: Data<br />

T r<br />

: Model<br />

T r<br />

: Data<br />

1.5<br />

Ar, Tr<br />

1<br />

Lockdown<br />

Restrictions<br />

0.5<br />

Peak<br />

0<br />

0<br />

Time/days<br />

39

3 RICERCA<br />

#Health<br />

#Ventilators<br />

UN RESPIRATORE MECCANICO<br />

SEMPLICE E MENO COSTOSO<br />

PER LE PRE-ICU<br />

Sviluppato in collaborazione con Whirlpool Corporation, il progetto<br />

sarà open source. Ogni esemplare costerà intorno ai 1.000 euro<br />

SIMONE CINQUEMANI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Meccanica<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Meccanica<br />

Il team del <strong>Politecnico</strong>, coor<strong>di</strong>nato<br />

dai proff. Simone Cinquemani, Luigi<br />

De Nardo e Paolo Rocco, insieme ai<br />

proff. Matteo Corno, Beniamino Fiore<br />

e Raffaele Dellacà, ha progettato un<br />

respiratore meccanico che potrebbe<br />

essere <strong>di</strong> supporto agli ospedali in<br />

caso <strong>di</strong> una nuova emergenza sanitaria.<br />

«Durante le prime fasi dell’epidemia<br />

ci siamo scontrati con i limiti <strong>di</strong><br />

<strong>di</strong>sponibilità dei respiratori, che sono<br />

MATTEO CORNO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria Informatica<br />

e PhD Information and<br />

Communication Technology<br />

macchine costose e complesse e la<br />

cui filiera <strong>di</strong> produzione è lunga»,<br />

commenta Cinquemani, «Il progetto<br />

nasce per dare una risposta allo<br />

scenario nel quale un accesso<br />

massivo ed improvviso <strong>di</strong> persone<br />

in insufficienza respiratoria richieda<br />

“mani” per guadagnare tempo e<br />

permettere a tutti <strong>di</strong> essere curati<br />

con un ventilatore che è <strong>di</strong> facile<br />

utilizzo e che allo stesso tempo ha in<br />

sé la tecnologia per sostituirsi a un<br />

sanitario. Breath4U sfrutta un pallone<br />

ambu (un pallone autoespan<strong>di</strong>bile<br />

per supportare l’attività respiratoria,<br />

ndr) la cui compressione ritmica può<br />

salvare vite se fatta da mani <strong>di</strong> persone<br />

formate, oppure da un ventilatore che<br />

si sostituisce a quelle mani».<br />

Il <strong>di</strong>spositivo è stato progettato e<br />

sviluppato in collaborazione con<br />

Whirlpool Corporation, che ha firmato<br />

un accordo quadro con il <strong>Politecnico</strong><br />

per la collaborazione su temi <strong>di</strong> ricerca.<br />

«È uno dei tanti casi in cui l’azienda<br />

vuole mettere in sinergia i propri<br />

interessi in termini <strong>di</strong> innovazione<br />

con la nostra capacità <strong>di</strong> fornire le<br />

competenze necessarie, in questo caso<br />

<strong>di</strong> progettazione meccanica, informatica<br />

e elettronica», aggiunge Cinquemani.<br />

«È stato un progetto impegnativo per la<br />

multi<strong>di</strong>sciplinarietà, che ci ha richiesto<br />

<strong>di</strong> confrontarci anche con competenze<br />

cliniche e biome<strong>di</strong>cali, e anche per la<br />

velocità alla quale abbiamo lavorato:<br />

un mese, dal foglio bianco a un layout<br />

facilmente realizzabile in tempi rapi<strong>di</strong>».<br />

Breath4U è leggero, facile da installare<br />

e i componenti sono molto semplici<br />

e <strong>di</strong>sponibili sul mercato, anche in<br />

fase <strong>di</strong> lockdown. Costruirne uno<br />

costerebbe intorno a 1.000 euro (per<br />

confronto, un respiratore tra<strong>di</strong>zionale<br />

da ICU costa tra i 10 e i 40mila euro).<br />

La parte meccanica è composta da<br />

un “palloncino” (il classico ambu) che<br />

viene schiacciato in modo automatico<br />

da due pinze motorizzate che<br />

applicano una pressione controllata.<br />

Il moto delle pinze è determinato da<br />

40

una serie <strong>di</strong> informazioni misurate<br />

sul campo (pressione del paziente,<br />

massima pressione dell’aria, volume<br />

nell’atto respiratorio, ecc.). L’ambu<br />

è collegato a una mascherina <strong>di</strong><br />

respirazione tramite un tubo <strong>di</strong> plastica<br />

(il prototipo non è pensato per una<br />

intubazione invasiva). L’elettronica <strong>di</strong><br />

controllo gestisce il movimento delle<br />

pinze: «Mi sono occupato <strong>di</strong> sviluppare<br />

la legge <strong>di</strong> controllo», prosegue Corno,<br />

«utilizzando solo componentistica<br />

elettronica standard e facilmente<br />

reperibile».<br />

Il sistema <strong>di</strong> controllo permette due<br />

funzionalità della macchina: la prima<br />

e più semplice è quella del controllo<br />

volumetrico, che serve nel caso <strong>di</strong><br />

pazienti che non sono in grado <strong>di</strong><br />

respirare in modo autonomo: il me<strong>di</strong>co<br />

o il personale sanitario impostano<br />

i parametri <strong>di</strong> respirazione tramite<br />

un’interfaccia grafica: numero <strong>di</strong> respiri<br />

al minuto e volume da immettere. La<br />

macchina è poi in grado <strong>di</strong> erogare<br />

l’aria alla velocità e nel volume<br />

in<strong>di</strong>cati, assicurandosi che non<br />

vengano superati i limiti <strong>di</strong> sicurezza<br />

relativamente alla pressione che i<br />

polmoni compromessi sono in grado<br />

<strong>di</strong> sopportare. «Il lavoro sulla seconda<br />

funzionalità è stato più complesso»,<br />

continua Corno, «perché abbiamo<br />

dovuto progettare una legge <strong>di</strong><br />

controllo per la modalità <strong>di</strong> aiuto alla<br />

respirazione. La macchina deve saper<br />

ascoltare il paziente per capire quando<br />

sta iniziando a respirare. Breath4U<br />

misura la <strong>di</strong>fferenza <strong>di</strong> pressione tra<br />

la fine dell’atto <strong>di</strong> espirazione e l’inizio<br />

del respiro successivo. Il paziente<br />

compromesso non è in grado <strong>di</strong> creare<br />

una sufficiente sottopressione per<br />

inspirare tutta l’aria <strong>di</strong> cui ha bisogno,<br />

quin<strong>di</strong> la macchina interviene in suo<br />

aiuto valutando la misura necessaria».<br />

Dopo l’assemblaggio, il prototipo è<br />

stato testato nel TechRes - Laboratory<br />

of Respiration Technologies del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, con un<br />

<strong>di</strong>spositivo che emula i polmoni del<br />

paziente. Alcuni esemplari sono stati<br />

poi inviati ad enti certificatori per<br />

una valutazione sull’utilizzo sicuro in<br />

ambito ospedaliero, mentre altri sono<br />

in fase <strong>di</strong> test presso la Fondazione<br />

Poliambulanza Brescia (Dott. G.<br />

Natalini), l’Ospedale Santa Maria della<br />

Misericor<strong>di</strong>a Perugia (Dott. M. Renzini)<br />

e l’Ospedale Provinciale <strong>di</strong> Macerata<br />

(Dott. F. Corradetti). Il progetto, una<br />

volta perfezionato, sarà reso <strong>di</strong>sponibile<br />

open source per chiunque avesse<br />

bisogno <strong>di</strong> produrlo velocemente.<br />

41

3 RICERCA<br />

#Diagnosis #Epidemic #Evolution #Numerical #Simulation<br />

I DIAGNOSTICATI <strong>COVID</strong> SONO<br />

LA PUNTA DELL’ICEBERG.<br />

COSA C’È SOTTO?<br />

Un nuovo modello matematico identifica la <strong>di</strong>mensione dei contagiati<br />

“sommersi”, cioè non <strong>di</strong>agnosticati, grazie all’interazione tra<br />

matematica dell’automazione e competenze cliniche. L’articolo,<br />

pubblicato su Nature Me<strong>di</strong>cine, è co-firmato dal prof. Colaneri<br />

del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

PATRIZIO COLANERI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Elettronica, Informazione e<br />

Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Elettronica<br />

Il 22 aprile <strong>2020</strong> è stato pubblicato<br />

su Nature Me<strong>di</strong>cine l’articolo<br />

“Modelling the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemia<br />

and implementation of population<br />

wide-interventions in Italy”. Fra gli<br />

autori dell'articolo, che vede anche<br />

la collaborazione delle università<br />

<strong>di</strong> Trento, <strong>di</strong> U<strong>di</strong>ne e dei me<strong>di</strong>ci<br />

dell’ospedale San Matteo <strong>di</strong> Pavia,<br />

c’è il prof. Patrizio Colaneri, or<strong>di</strong>nario<br />

<strong>di</strong> Automatica al Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Elettronica, Informazione e<br />

Biotecnologia del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>.<br />

In Italia, alla data del 5 aprile sono<br />

stati registrati 128.948 casi confermati<br />

e 15.887 decessi <strong>di</strong> persone risultate<br />

positive a SARS-CoV-2. Il controllo<br />

della pandemia globale richiede<br />

l'implementazione <strong>di</strong> strategie<br />

multiple a livello <strong>di</strong> popolazione,<br />

incluso <strong>di</strong>stanziamento, tamponi e<br />

tracciamento dei contatti. L'articolo<br />

propone un nuovo modello, definito<br />

SIDARTHE, che pre<strong>di</strong>ce il corso<br />

dell'epidemia per aiutare a pianificare<br />

un'efficace strategia <strong>di</strong> controllo.<br />

Il modello considera otto stati <strong>di</strong><br />

infezione: suscettibile (Susceptible),<br />

infetto (Infected), <strong>di</strong>agnosticato<br />

(Diagnosed), malato (Ailing),<br />

riconosciuto (Recognized), minacciato<br />

(Threatened), guarito (Healed) ed<br />

estinto (Extinct).<br />

La <strong>di</strong>stinzione tra in<strong>di</strong>vidui <strong>di</strong>agnosticati<br />

e non <strong>di</strong>agnosticati è importante<br />

perché i primi sono in genere isolati<br />

e, quin<strong>di</strong>, hanno meno probabilità<br />

<strong>di</strong> <strong>di</strong>ffondere l'infezione. SIDARTHE<br />

<strong>di</strong>scrimina tra in<strong>di</strong>vidui infetti, a<br />

seconda che siano stati <strong>di</strong>agnosticati e<br />

in base alla gravità dei loro sintomi. Si<br />

tratta <strong>di</strong> un modello <strong>di</strong> tipo mean-field<br />

compartimentale che estende i modelli<br />

epidemiologici classici SIR/SEIR. Non<br />

<strong>di</strong>stingue le persone sulla base <strong>di</strong><br />

caratteristiche anagrafiche, geografiche<br />

o personali (per esempio il genere,<br />

l’età o la compresenza <strong>di</strong> patologie<br />

pregresse e altro), ma sud<strong>di</strong>vide la<br />

popolazione in otto comparti (stati) in<br />

relazione al contatto con il coronavirus.<br />

Un grafico mette in collegamento questi<br />

stati attraverso i tassi <strong>di</strong> probabilità <strong>di</strong><br />

passare da uno stato all’altro.<br />

«Siamo partiti dai dati messi a<br />

<strong>di</strong>sposizione dalla Protezione Civile,<br />

che però riguardano soltanto le<br />

persone <strong>di</strong>agnosticate. Il sommerso<br />

va ricostruito. La parte più complessa<br />

è stata quella del fit dei dati per<br />

identificare i parametri», commenta<br />

Colaneri. Proprio la modellazione<br />

del “sommerso”, cioè del numero<br />

<strong>di</strong> contagiati non <strong>di</strong>agnosticati, è<br />

l’obiettivo principale <strong>di</strong> SIDARTHE. In<br />

questo senso è stata determinante<br />

la collaborazione tra competenze<br />

ingegneristiche, matematiche,<br />

statistiche e me<strong>di</strong>che-infettivologiche.<br />

«L’interazione tra gli strumenti<br />

dell’ingegneria e della matematica<br />

con quelli delle scienze biologiche e<br />

me<strong>di</strong>che è <strong>di</strong>ventata in<strong>di</strong>spensabile -<br />

continua a spiegare Colaneri - non solo<br />

in relazione all’emergenza <strong>COVID</strong>: è un<br />

processo <strong>di</strong> fertilizzazione tra <strong>di</strong>scipline<br />

<strong>di</strong>verse in atto da anni. L’idea base <strong>di</strong><br />

SIDARTHE sul calcolo dell’R0 è quella <strong>di</strong><br />

42

descrivere il modello epidemiologico<br />

come un sistema ad anello chiuso<br />

sulla frazione dei suscettibili. Ciò<br />

permette <strong>di</strong> caratterizzare quella che<br />

noi automatici chiamiamo stabilità<br />

robusta dei sistemi retroazionati. Il<br />

modello, e i risultati delle simulazioni<br />

avevano bisogno <strong>di</strong> essere validate<br />

dal punto <strong>di</strong> vista concettuale,<br />

confrontandosi con l’esperienza dei<br />

clinici. Lo sforzo reciproco è stato<br />

quello <strong>di</strong> scambiare informazioni con<br />

un linguaggio scientifico mutualmente<br />

comprensibile». I risultati sono<br />

buoni dal punto <strong>di</strong> vista pre<strong>di</strong>ttivo<br />

e dell’in<strong>di</strong>viduazione <strong>di</strong> scenari<br />

<strong>di</strong>fferenti a seconda delle misure <strong>di</strong><br />

contenimento. Le conclusioni sulla<br />

letalità e sull’evoluzione del contagio,<br />

pubblicate su Nature Me<strong>di</strong>cine,<br />

mettono in evidenza l’importanza dei<br />

test a tappeto per il tracciamento del<br />

contagio e delle manovre <strong>di</strong> lockdown<br />

e <strong>di</strong>stanziamento.<br />

«Il prossimo passo - conclude Colaneri<br />

- è un nuovo progetto con il San<br />

Matteo <strong>di</strong> Pavia, Università <strong>di</strong> Trento e<br />

CNR. Vogliamo capire come usare i dati<br />

delle analisi sierologiche per costruire<br />

un modello su rete che permetta <strong>di</strong><br />

prevedere l'evoluzione delle infezioni<br />

e delle statistiche aggregate a partire<br />

da osservazioni parziali e imprecise,<br />

sfruttando le similarità tra in<strong>di</strong>vidui<br />

sensibili, attraverso un campionamento<br />

ottimale su rete e stabilendo il numero<br />

minimo effettivo <strong>di</strong> no<strong>di</strong> da osservare<br />

per una previsione accurata».<br />

"Modelling the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

epidemic and implementation<br />

of population-wide<br />

interventions in Italy"<br />

— Nature Me<strong>di</strong>cine<br />

43

#3DPrinting<br />

3 RICERCA<br />

DI FRONTE ALL’EMERGENZA,<br />

RIDURRE I TEMPI DI REAZIONE<br />

CON LA STAMPA 3D<br />

L’ad<strong>di</strong>tive manufacturing può servire a stampare <strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong><br />

protezione customizzati, in piccoli o gran<strong>di</strong> numeri a seconda<br />

del bisogno, <strong>di</strong>rettamente in loco e tagliando tempi <strong>di</strong> produzione<br />

e logistica. «Di fatto ci rende più resilienti», secondo Bianca Maria<br />

Colosimo, docente del Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria Meccanica,<br />

che insieme al collega Matteo Strano ha <strong>di</strong>retto la progettazione<br />

dei PoliShields: gli schermi facciali fabbricati con stampa 3D<br />

nei laboratori del Poli<br />

BIANCA MARIA COLOSIMO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Meccanica<br />

Alumna Ingegneria Gestionale<br />

e Ingegneria Meccanica<br />

MATTEO STRANO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Meccanica<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Industriale e dell'Informazione<br />

PoliShield è uno schermo facciale,<br />

ossia un Dispositivo <strong>di</strong> Protezione<br />

In<strong>di</strong>viduale (DPI) che ha lo scopo <strong>di</strong><br />

proteggere chi lo indossa da aerosol<br />

e goccioline <strong>di</strong> saliva potenzialmente<br />

infette, possibile veicolo <strong>di</strong> coronavirus.<br />

«Abbiamo lavorato con ricercatori,<br />

tesisti e dottoran<strong>di</strong> fin dall’inizio<br />

del lockdown dello scorso marzo<br />

— racconta Bianca Maria Colosimo —<br />

quando le curve <strong>di</strong> contagio erano<br />

impressionanti, con tanta voglia <strong>di</strong> dare<br />

una mano. Ci recavamo in Bovisa in tre<br />

turni, per mantenere le con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong><br />

sicurezza». I vantaggi della stampa 3D<br />

sul manufacturing tra<strong>di</strong>zionale sono<br />

<strong>di</strong>versi: per esempio, all’aumentare<br />

della complessità, i costi <strong>di</strong> produzione<br />

rimangono gli stessi. Inoltre, è facile<br />

lavorare sul design e implementare<br />

in modo imme<strong>di</strong>ato piccole o gran<strong>di</strong><br />

correzioni. Si presta a qualsiasi design<br />

e a lavorare parallelamente su design e<br />

materiali: per esempio, un DPI potrebbe<br />

essere stampato con materiale dalle<br />

proprietà antibatteriche. Durante il<br />

lockdown, ha permesso agli ospedali <strong>di</strong><br />

avere parti <strong>di</strong> ricambio per respiratori<br />

e persino tamponi molto velocemente.<br />

In particolare, l’ad<strong>di</strong>tive manufacturing<br />

44

è in<strong>di</strong>cato per la personalizzazione del<br />

prodotto, fondamentale per il comfort<br />

<strong>di</strong> un oggetto da indossare molte ore<br />

(come nel caso dei DPI). «E soprattutto,<br />

il mondo della stampa 3D è un mondo<br />

fatto <strong>di</strong> con<strong>di</strong>visione. Ci sono molti<br />

siti web che raccolgono open design<br />

<strong>di</strong> mascherine, valvole, schermi, DPI<br />

<strong>di</strong> varia natura, da laboratori in tutto<br />

il mondo. Per creare il PoliShield<br />

siamo partiti dal modello <strong>di</strong> un’altra<br />

università e abbiamo fatto un progetto<br />

<strong>di</strong> re-design, ripensando forme e<br />

materiali in relazione alle esigenze <strong>di</strong><br />

certificazione del mercato europeo»,<br />

spiega Colosimo. Matteo Strano, che<br />

si è occupato della certificazione,<br />

aggiunge: «È stato l’aspetto più critico<br />

— spiega — la normativa non fa<br />

<strong>di</strong>fferenza tra uno schermo capace <strong>di</strong><br />

proteggere da goccioline <strong>di</strong> aerosol<br />

e uno che possa proteggere da un<br />

proiettile che colpisce il viso. Abbiamo<br />

dovuto adattare il PoliShield per<br />

entrambe le situazioni, tenendo conto<br />

della necessità <strong>di</strong> uno schermo che<br />

non deformasse le immagini per non<br />

creare problemi alla vista, nemmeno<br />

sul lungo termine».<br />

Oggi PoliShield è certificato e il<br />

progetto pronto per essere scaricato<br />

da chiunque voglia replicarlo. I<br />

ricercatori stanno partecipando a<br />

un bando europeo che ha l’obiettivo<br />

<strong>di</strong> aumentare la flessibilità e la<br />

riconfigurabilità delle aziende per<br />

facilitare produzione DPI come questo:<br />

«insieme a una cordata <strong>di</strong> venti partner<br />

— conclude Matteo Strano — vogliamo<br />

rendere possibile la produzione<br />

tramite ad<strong>di</strong>tive manufacturing, <strong>di</strong><br />

DPI customizzati per i cosiddetti<br />

vulnerable groups, per esempio stiamo<br />

progettando mascherine trasparenti<br />

per sordomuti».<br />

«L'ad<strong>di</strong>tive<br />

manufacturing<br />

ci rende più<br />

resilienti»<br />

45

3 RICERCA<br />

#ArtificialKidney<br />

#PhysicalSimulator<br />

#UremicPatient<br />

UN SIMULATORE FISICO DI<br />

PAZIENTE NEL LABORATORIO<br />

LABS - ARTIFICIAL ORGANS<br />

DEL POLITECNICO DI MILANO<br />

I ricercatori del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> stanno lavorando a un sistema<br />

integrato per migliorare la terapia della <strong>di</strong>alisi, anche in relazione alla<br />

necessità <strong>di</strong> <strong>di</strong>stanziamento fisico, <strong>di</strong>fficile da ottenere nei reparti<br />

ospedalieri in particolare durante la somministrazione <strong>di</strong> <strong>di</strong>alisi<br />

MARIA LAURA COSTANTINO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Chimica,<br />

Materiali ed Ingegneria<br />

Chimica "Giulio Natta"<br />

MEDTEC School<br />

Alumna Ingegneria Meccanica<br />

Il gruppo <strong>di</strong> ricerca guidato dalla prof.<br />

Maria Laura Costantino si propone <strong>di</strong><br />

ottimizzare gli approcci terapeutici in<br />

ambito <strong>di</strong>alitico al fine <strong>di</strong> migliorare<br />

la qualità della vita dei pazienti,<br />

ridurre tassi <strong>di</strong> mortalità e comorbi<strong>di</strong>tà,<br />

costruire una piattaforma con<strong>di</strong>visibile<br />

da <strong>di</strong>versi centri clinici e facilitare la<br />

domiciliazione della terapia <strong>di</strong>alitica.<br />

Il gruppo lavora sul tema dal 2007 con<br />

la collaborazione <strong>di</strong> <strong>di</strong>versi ospedali e<br />

centri <strong>di</strong> ricerca.<br />

«Uno dei maggiori problemi riscontrati<br />

dai pazienti in <strong>di</strong>alisi è l’insorgenza<br />

<strong>di</strong> effetti collaterali come nausea,<br />

crampi, fino al collasso, dovuti al<br />

fatto che la risposta al settaggio<br />

delle macchine è estremamente<br />

sensibile e paziente-specifica», spiega<br />

Costantino. «Inoltre, in questi mesi<br />

la necessità <strong>di</strong> recarsi in ospedale<br />

3 volte alla settimana, per le 4 ore <strong>di</strong><br />

durata me<strong>di</strong>a <strong>di</strong> somministrazione<br />

della <strong>di</strong>alisi, rappresenta un grosso<br />

rischio per i pazienti, potenzialmente<br />

esposti al contagio da coronavirus da<br />

parte <strong>di</strong> altri pazienti che frequentano<br />

i reparti ospedalieri o del personale<br />

me<strong>di</strong>co». I ricercatori del <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> stanno sviluppando meto<strong>di</strong><br />

per facilitare la gestione dei pazienti in<br />

<strong>di</strong>alisi, cosicché sia più facile <strong>di</strong>alizzarli<br />

anche in ospedali <strong>di</strong>versi da quello<br />

<strong>di</strong> pertinenza, ma soprattutto sia<br />

anche possibile trattarli a domicilio.<br />

«Entrambi gli scenari sono ancora<br />

problematici. Ci sono criticità nella<br />

raccolta e interpretazione dei dati<br />

terapeutici, spesso ottenuti con meto<strong>di</strong><br />

<strong>di</strong>versi nei <strong>di</strong>versi ospedali. Anche<br />

la domiciliazione è critica, sia per la<br />

sensibilità del trattamento, sia per<br />

la necessità <strong>di</strong> ripensare lo spazio<br />

domestico in funzione della terapia<br />

(per esempio è necessario dotarsi <strong>di</strong><br />

un impianto <strong>di</strong> eliminazione dei reflui<br />

come rifiuti ospedalieri, o <strong>di</strong> potenziare<br />

l’impianto <strong>di</strong> erogazione dell’acqua<br />

potabile)».<br />

La prima fase <strong>di</strong> sviluppo si è conclusa<br />

con la definizione <strong>di</strong> un modello<br />

matematico multi-compartimentale<br />

che può essere utilizzato dai clinici<br />

per ottimizzare la terapia in modo<br />

personalizzato per ciascun paziente.<br />

Una volta validato clinicamente il<br />

modello, i ricercatori vogliono ampliare<br />

il set <strong>di</strong> dati misurati sia in ospedale, sia<br />

tra una seduta <strong>di</strong> <strong>di</strong>alisi e la successiva,<br />

grazie all’impiego <strong>di</strong> <strong>di</strong>spositivi<br />

indossabili. Si integreranno modello e<br />

algoritmi <strong>di</strong> pre<strong>di</strong>zione dell'ipotensione<br />

intra<strong>di</strong>alitica in un unico strumento <strong>di</strong><br />

supporto alla decisione clinica. Una<br />

volta verificata la robustezza del nuovo<br />

algoritmo, la capacità pre<strong>di</strong>ttiva <strong>di</strong><br />

tale strumento verrà verificata tramite<br />

stu<strong>di</strong>o clinico, coinvolgendo pazienti<br />

che verranno monitorati per due<br />

settimane consecutive.<br />

46

Costantino si propone inoltre <strong>di</strong><br />

costruire una piattaforma web alla<br />

quale i clinici possano accedere per<br />

confrontarsi sulle impostazioni della<br />

terapia. «In sostanza, il paziente sarà<br />

dotato <strong>di</strong> una “carta della <strong>di</strong>alisi”,<br />

uno strumento che conterrà tutte le<br />

informazioni necessarie alla sua terapia<br />

personalizzata. Dal software i me<strong>di</strong>ci<br />

potranno consultare e con<strong>di</strong>videre<br />

le informazioni in modo omogeneo<br />

e standar<strong>di</strong>zzato». L’obiettivo chiave<br />

è quello <strong>di</strong> una raccolta strutturata<br />

e standar<strong>di</strong>zzata dei dati relativi ai<br />

trattamenti. Questo renderà possibile<br />

la validazione multicentrica <strong>di</strong><br />

sistemi <strong>di</strong> supporto decisionale la<br />

cui integrazione nei protocolli clinici<br />

permetterà <strong>di</strong> personalizzare la<br />

prescrizione <strong>di</strong>alitica in tutti i centri<br />

che si appoggeranno al modello.<br />

Il progetto nell’ambito del quale verrà<br />

svolto questo stu<strong>di</strong>o, (Progetto Interreg<br />

InterACTIVE-HD 2.0, ID. 1441882), della<br />

durata <strong>di</strong> 24 mesi e che ha come<br />

capofila Maria Laura Costantino, è<br />

stato finanziato da Regione Lombar<strong>di</strong>a<br />

per 800 mila euro, <strong>di</strong> cui 500 mila<br />

euro sono destinati al <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong>, e i restanti sono destinati ai<br />

centri ospedalieri Lombar<strong>di</strong> e Svizzeri<br />

coinvolti. Tra gli investimenti previsti<br />

ci sono assegni <strong>di</strong> ricerca, un contratto<br />

Co.Co.Co. biennale, e la ri-progettazione<br />

ottimizzata e la costruzione <strong>di</strong><br />

un simulatore fisico <strong>di</strong> paziente;<br />

entrambe queste attività verranno<br />

sviluppate presso il Laoratorio LaBS-<br />

Artificial Organs del Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Chimica, Materiali e Ingegneria<br />

Chimica “Giulio Natta”. In particolare,<br />

«Verrà riprogettato e ottimizzato un<br />

simulatore fisico a due compartimenti<br />

(Two-pool Physical Simulator) degli<br />

scambi <strong>di</strong> volume <strong>di</strong> flui<strong>di</strong> e soluti tra<br />

i compartimenti corporei del paziente<br />

durante l'emo<strong>di</strong>alisi, per validare i<br />

modelli compartimentali sviluppati<br />

e valutare gli effetti sugli scambi <strong>di</strong><br />

massa <strong>di</strong> <strong>di</strong>verse impostazioni della<br />

macchina per <strong>di</strong>alisi. Il simulatore è<br />

progettato utilizzando uno strumento<br />

<strong>di</strong> calcolo sviluppato internamente e<br />

verrà testato simulando procedure <strong>di</strong><br />

emo<strong>di</strong>alisi utilizzando filtri per <strong>di</strong>alisi<br />

<strong>di</strong>sponibili in commercio. Campioni <strong>di</strong><br />

fluido saranno prelevati dal simulatore<br />

per misurare la concentrazione <strong>di</strong><br />

elettroliti. I volumi intra - ed extravascolari<br />

saranno invece registrati<br />

<strong>di</strong>rettamente dal set-up. I primi risultati<br />

sperimentali sono stati confrontati con<br />

dati clinici rilevando concentrazioni<br />

in linea con essi. Il nuovo simulatore<br />

servirà per analizzare la risposta<br />

del paziente al trattamento, con il<br />

vantaggio <strong>di</strong> poter simulare e prevedere<br />

le risposte <strong>di</strong>namiche a possibili<br />

cambiamenti nel funzionamento del<br />

filtro <strong>di</strong> emo<strong>di</strong>alisi».<br />

Oltre a <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> (Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Chimica, Materiali e Ingegneria<br />

Chimica “Giulio Natta” e Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Ingegneria Gestionale , per il quale<br />

coor<strong>di</strong>na la prof. Cristina Masella), i<br />

partner coinvolti sono Fondazione<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, Dipartimento <strong>di</strong><br />

Nefrologia e Dialisi dell’Ente Ospedaliero<br />

Cantonale, Ospedale Regionale <strong>di</strong> Lugano,<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Nefrologia e Dialisi del<br />

Kantonsspital Graubünden, Coira, UOC<br />

<strong>di</strong> Nefrologia e Dialisi dell’ASST dei Sette<br />

Laghi, Varese, UOC <strong>di</strong> Nefrologia e Dialisi<br />

dell’ASST Lariana, Como, UOC <strong>di</strong> Nefrologia<br />

e Dialisi dell’ASST della Valtellina e<br />

dell’Alto Lario, Sondrio.<br />

47

3 RICERCA<br />

#NumericalAnalysis<br />

#ModellingAndSimulation<br />

STRATEGIE DI CONTRASTO AL<br />

CORONAVIRUS: AGIRE REGIONE<br />

PER REGIONE FA LA DIFFERENZA<br />

Lo stu<strong>di</strong>o: "A network model of Italy shows that intermittent regional<br />

strategies can alleviate the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemic", <strong>di</strong> cui è primo<br />

autore il prof. Fabio Della Rossa del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> e frutto<br />

della collaborazione con l'università Federico II <strong>di</strong> Napoli, è stato<br />

pubblicato su Nature Communication. Il modello suggerisce <strong>di</strong> attivare<br />

lockdown intermittenti a livello regionale per controllare la <strong>di</strong>ffusione<br />

dell’epidemia in Italia e contenerne l’impatto economico<br />

FABIO DELLA ROSSA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Matematica<br />

Leggi l'articolo pubblicato<br />

su Nature Communications<br />

Abbiamo intervistato Fabio Della Rossa,<br />

ricercatore al <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>,<br />

primo autore dello stu<strong>di</strong>o “A network<br />

model of Italy shows that intermittent<br />

regional strategies can alleviate the<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemic” recentemente<br />

pubblicato sulla prestigiosa Nature<br />

Communication. Si tratta <strong>di</strong> un modello<br />

matematico con l’obiettivo <strong>di</strong> prevedere<br />

scenari epidemiologici <strong>di</strong> <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> a<br />

partire dalle <strong>di</strong>namiche <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione<br />

del contagio e dalle politiche <strong>di</strong><br />

restrizioni adottate dal governo, con un<br />

focus specifico sul territorio italiano.<br />

Lo stu<strong>di</strong>o è attualmente in revisione in<br />

attesa <strong>di</strong> pubblicazione da parte <strong>di</strong> una<br />

rivista scientifica. Il modello si basa<br />

sulla <strong>di</strong>namica dei sistemi complessi: in<br />

ciascuna delle regioni italiane, utilizza<br />

un modello a compartimenti e descrive<br />

la connettività inter-regionale con un<br />

approccio modellistico basato sulle<br />

reti. «L’Italia ha una politica sanitaria<br />

fortemente localizzata e <strong>di</strong>fferente tra<br />

regione e regione - afferma Della Rossa<br />

- a partire da questa lettura, abbiamo<br />

sviluppato un modello data-driven,<br />

andando a scavare i dati per tirarne<br />

fuori tutto il possibile, che tenesse<br />

conto delle <strong>di</strong>fferenze tra le regioni e<br />

la possibilità che persone <strong>di</strong> regioni<br />

<strong>di</strong>verse potessero o meno spostarsi».<br />

I principali ingre<strong>di</strong>enti del modello sono<br />

tre. Il primo, quello epidemiologico, è<br />

stato costruito e parametrizzato con un<br />

algoritmo ad-hoc, identificato sui dati<br />

resi <strong>di</strong>sponibili dalla protezione civile,<br />

capace <strong>di</strong> riconoscere cambiamenti<br />

<strong>di</strong> comportamento significativi (ad<br />

esempio, quelli introdotti dai vari<br />

decreti ministeriali) e <strong>di</strong> adattarsi per<br />

mantenere la sua capacità pre<strong>di</strong>ttiva.<br />

Il secondo è relativo ai pattern <strong>di</strong><br />

spostamento della popolazione: «I<br />

dati ISTAT riproducono una situazione<br />

<strong>di</strong>versa da quella anomala in cui ci<br />

troviamo oggi - <strong>di</strong>ce Della Rossa -<br />

per esempio, il dato più completo<br />

sui flussi è il risultato <strong>di</strong> un’indagine<br />

del 2011. Negli ultimi 9 anni, anche<br />

in<strong>di</strong>pendentemente da <strong>COVID</strong>, le cose<br />

sono cambiate molto (alta velocità,<br />

collegamenti aerei, trasformazioni<br />

socioeconomiche…). Coprire questo<br />

cambiamento è un compito work-inprogress<br />

che finora ci ha permesso, con<br />

buona approssimazione, <strong>di</strong> descrivere<br />

la situazione a febbraio <strong>2020</strong>. Siamo<br />

partiti da lì, poi abbiamo inserito i<br />

dati <strong>di</strong> tracciamento della mobilità<br />

GPS rilevati tra febbraio e l’inizio del<br />

lockdown (identificando una riduzione<br />

della mobilità del 70%). Tutti questi<br />

elementi ci hanno portato a una stima<br />

il più plausibile possibile dei flussi<br />

prima e durante il lockdown come <strong>di</strong><br />

quelli relativi alla fase 2».<br />

L’ultimo pezzo del lavoro è la stima<br />

dei costi dell’epidemia. Anzitutto i<br />

costi in termine <strong>di</strong> vite: «Abbiamo<br />

dovuto capire l’evoluzione me<strong>di</strong>ca che<br />

ci ha permesso <strong>di</strong> dare una risposta<br />

ospedaliera sempre più efficace<br />

48

IDENTIFICATION<br />

OF THE AGGREGATE<br />

NATIONAL MODEL<br />

2.5<br />

2<br />

× 10 5<br />

A<br />

1.5<br />

1<br />

Panel (A). Comparison between model<br />

pre<strong>di</strong>ctions and data collected with time<br />

windows Identified at the end of Step 1 of<br />

the parameter identification process.<br />

0.5<br />

0<br />

23-Feb-<strong>2020</strong><br />

04-Mar-<strong>2020</strong><br />

14-Mar-<strong>2020</strong><br />

24-Mar-<strong>2020</strong><br />

03-Apr-<strong>2020</strong><br />

13-Apr-<strong>2020</strong><br />

23-Apr-<strong>2020</strong><br />

03-May-<strong>2020</strong><br />

2.5<br />

2<br />

× 10 5<br />

B<br />

1.5<br />

Panel (B). Comparison between model<br />

pre<strong>di</strong>ctions and data collected with the<br />

merged time windows obtained after Step<br />

2. In both panels the estimated number<br />

of cases pre<strong>di</strong>cted by the model C (yellow<br />

solid line) is compared with the avilable<br />

datapoints C (shown as red circles).<br />

1<br />

0.5<br />

0<br />

23-Feb-<strong>2020</strong><br />

04-Mar-<strong>2020</strong><br />

14-Mar-<strong>2020</strong><br />

24-Mar-<strong>2020</strong><br />

03-Apr-<strong>2020</strong><br />

13-Apr-<strong>2020</strong><br />

23-Apr-<strong>2020</strong><br />

03-May-<strong>2020</strong><br />

al virus. Secondariamente, i costi<br />

economici connessi alle chiusure<br />

delle attività produttive nelle <strong>di</strong>verse<br />

regioni. Ci siamo basati su una<br />

serie <strong>di</strong> lavori <strong>di</strong> econometria usciti<br />

all’inizio del lockdown, che stimavano<br />

la riduzione del valore aggiunto sul<br />

PIL per ciascuna regione. Abbiamo<br />

quin<strong>di</strong> cercato <strong>di</strong> stimare una cifra<br />

<strong>di</strong> merito più sensata possibile, ora<br />

stiamo iniziando a approfon<strong>di</strong>re<br />

questa parte coinvolgendo persone<br />

più esperte <strong>di</strong> noi in economia. Questa<br />

cifra è particolarmente delicata in una<br />

situazione in cui il governo è chiamato<br />

a decidere tenendo conto della salute<br />

della popolazione e delle necessità<br />

economiche <strong>di</strong> ciascuna famiglia».<br />

Dopo averlo parametrizzato, il modello<br />

è stato testato per capire quali fossero<br />

i possibili scenari epidemiologici<br />

e <strong>di</strong> intervento. «Col passare delle<br />

settimane abbiamo verificato che<br />

funzionava bene: la procedura<br />

<strong>di</strong> identificazione permetteva un<br />

buon adattamento ai cambiamenti,<br />

generando un prodotto con una<br />

buona capacità pre<strong>di</strong>ttiva». Uno dei<br />

risultati più rilevanti è la misurazione<br />

del vantaggio <strong>di</strong> attuare misure<br />

coor<strong>di</strong>nate a livello nazionale, che<br />

però permettano a ciascuna regione <strong>di</strong><br />

applicare restrizioni e aperture tagliate<br />

su misura. «La conclusione è che una<br />

strategia coor<strong>di</strong>nata a livello nazionale<br />

che permette a ciascuna regione <strong>di</strong><br />

utilizzare regole <strong>di</strong> <strong>di</strong>stanziamento<br />

<strong>di</strong>fferenti, è preferibile ad un<br />

lockdown generalizzato sia in termini<br />

<strong>di</strong> minor costo economico (risparmio<br />

fino al 30%), ma anche in termini <strong>di</strong><br />

miglior controllo dell'epidemia, ovvero<br />

minor carico <strong>di</strong> picco delle strutture<br />

ospedaliere, e minor numero <strong>di</strong><br />

deceduti (all'incirca il 25% in meno).<br />

Un risultato che tutto sommato è<br />

abbastanza controintuitivo: spesso<br />

<strong>di</strong>ciamo "l'unione fa la forza". In<br />

questo caso abbiamo mostrato<br />

che per contrastare gli effetti della<br />

pandemia è meglio agire localmente<br />

e bloccare una regione quando il<br />

suo sistema sanitario si avvicina a<br />

una soglia <strong>di</strong> rischio piuttosto che<br />

ritardare la chiusura e lasciar correre<br />

ancora un po' l'epidemia nella regione<br />

sfruttando il fatto che è possibile<br />

appoggiarsi sulle strutture sanitarie<br />

delle altre regioni».<br />

49

3 RICERCA<br />

#RiskMangement<br />

#RiskAssessment<br />

IL "LATO UMANO" DEL VIRUS:<br />

EXPLORING HUMAN BEHAVIOR IN<br />

A PANDEMIC SCENARIO<br />

Come si comportano le persone durante una pandemia e quali rischi<br />

economici e sanitari sono <strong>di</strong>sposti ad assumersi? Per capirlo, quattro<br />

studenti del corso <strong>di</strong> Fondamenti <strong>di</strong> Automatica, guidati dal prof.<br />

Fabio Dercole, hanno sviluppato un modello<br />

FABIO DERCOLE<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Informatica<br />

«Si tratta <strong>di</strong> un’idea che abbiamo<br />

sottoposto ad AXA nell’ambito del<br />

bando Mitigating risk in the wake<br />

of the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> Pandemic», spiega<br />

Fabio Dercole, docente <strong>di</strong> Fondamenti<br />

<strong>di</strong> Automatica, Dinamica dei Sistemi<br />

Complessi e <strong>di</strong> Analisi <strong>di</strong> Processi<br />

<strong>di</strong> Innovazione e Competizione al<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>. Dercole continua<br />

a raccontare: «Si basa sulla possibilità<br />

<strong>di</strong> generare un modello in grado <strong>di</strong><br />

integrare l’effetto del “lato umano”<br />

della pandemia con i meccanismi <strong>di</strong><br />

contatto e mobilità della popolazione<br />

tipici dei modelli epidemiologici<br />

tra<strong>di</strong>zionali. Il nostro comportamento<br />

è contrad<strong>di</strong>stinto da un certo grado <strong>di</strong><br />

irrazionalità ma anche da motivazioni<br />

descrivibili matematicamente, in un<br />

contesto in cui la politica impone una<br />

serie <strong>di</strong> restrizioni della libertà e in<br />

cui noi stessi ce ne imponiamo alcune<br />

e deci<strong>di</strong>amo <strong>di</strong> trasgre<strong>di</strong>rne altre, <strong>di</strong><br />

fronte al rischio <strong>di</strong> contagio».<br />

Il progetto, se finanziato, avrà come<br />

Principal Investigator il prof. Fabio<br />

Della Rossa, attualmente ricercatore<br />

a tempo determinato presso lo stesso<br />

<strong>di</strong>partimento del prof. Dercole e già<br />

coinvolto in progetti <strong>di</strong> modellistica<br />

epidemiologica <strong>COVID</strong>. Della Rossa<br />

spiega la genesi: «L’idea nasce in<br />

classe: da una sfida a tema <strong>COVID</strong>,<br />

lanciata a quattro studenti motivati del<br />

corso <strong>di</strong> Fondamenti <strong>di</strong> Automatica, <strong>di</strong><br />

generare un ambiente <strong>di</strong> gioco capace<br />

<strong>di</strong> simulare la situazione reale. Nella<br />

simulazione, ogni persona ha <strong>di</strong> fronte<br />

una serie <strong>di</strong> scelte quoti<strong>di</strong>ane, più o<br />

meno procastinabili, come vado a fare<br />

la spesa, una visita me<strong>di</strong>ca, un giro al<br />

parco, o incontro amici e parenti. Ogni<br />

scelta porta un benefit o una risorsa<br />

alla persona, avere il cibo, per esempio,<br />

ma comporta anche rischi <strong>di</strong> contagio<br />

e <strong>di</strong> incorrere nelle sanzioni in caso <strong>di</strong><br />

scelte in contrasto con le restrizioni<br />

correnti». L’obiettivo è quello <strong>di</strong><br />

capire come le persone si comportino<br />

e quale sia il rischio economico<br />

o <strong>di</strong> salute che sono <strong>di</strong>sposte ad<br />

assumersi. «A partire da quell’idea,<br />

abbiamo sviluppato lo scheletro <strong>di</strong> un<br />

modello in<strong>di</strong>vidual-based, che tenta<br />

<strong>di</strong> simulare il comportamento della<br />

popolazione andando a modellare il<br />

comportamento <strong>di</strong> ciascun in<strong>di</strong>viduo».<br />

Modelli epidemiologici <strong>di</strong> questo tipo<br />

sono già stati molto utilizzati, sia in<br />

passato per altre epidemie che ora per<br />

la <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, per tracciare l’evolversi<br />

dell’epidemia e per capire, ad esempio,<br />

quali siano i canali <strong>di</strong> contatto o<br />

mobilità più importanti nella <strong>di</strong>ffusione<br />

del virus. Nessuno dei modelli proposti<br />

tiene però conto del feedback dato<br />

dal nostro stesso comportamento in<br />

una situazione che è per tutti nuova. Il<br />

modello proposto sarebbe il primo <strong>di</strong><br />

carattere socio-epidemiologico.<br />

50

Illustrazione:<br />

United Nations<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

Response<br />

Creative<br />

Content Hub.<br />

«La particolarità <strong>di</strong> questo modello,<br />

a <strong>di</strong>fferenza degli altri in circolazione,<br />

è che tiene in considerazione il lato<br />

umano, introducendo una parte <strong>di</strong><br />

modellistica basata sulla teoria dei<br />

giochi: la decisione <strong>di</strong> partecipare<br />

o meno ai contatti sociali, <strong>di</strong><br />

violare o meno una imposizione è<br />

presa da una persona che agisce<br />

pensando <strong>di</strong> massimizzare il suo<br />

benessere, secondo modalità che non<br />

conosciamo». Il progetto include lo<br />

sviluppo <strong>di</strong> una app mobile che offra<br />

un’esperienza lu<strong>di</strong>ca ma realistica alla<br />

popolazione, in modo da raccogliere<br />

dati su questo “lato umano” e poter<br />

quin<strong>di</strong> calibrare il modello previsionale<br />

socio-epidemiologico. «Riteniamo che<br />

questo modello possa essere un utile<br />

supporto alla politica per definire ed<br />

aggiornare prontamente le regole <strong>di</strong><br />

gestione delle varie fasi della pandemia<br />

e per prepararci adeguatamente<br />

a simili sfide future», concludono<br />

Dercole e Della Rossa.<br />

51

3 RICERCA<br />

#MachineLearing #GameTheory #VirusTracking<br />

#ArtificialIntelligence<br />

L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE<br />

AL SERVIZIO DEL TRACCIAMENTO<br />

DEL CONTAGIO<br />

Un gruppo <strong>di</strong> ricerca del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, guidato dal prof.<br />

Gatti, sta lavorando a un nuovo algoritmo che potrebbe essere<br />

determinante nel ricostruire le catene <strong>di</strong> contagio<br />

"A privacy-preserving tests<br />

optimization algorithm for<br />

epidemics containment"<br />

— arXiv | Cornell Univeristy<br />

NICOLA GATTI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Biome<strong>di</strong>ca<br />

L’intelligenza artificiale è uno<br />

strumento chiave per ricostruire<br />

le catene <strong>di</strong> contagio, ma è un<br />

campo <strong>di</strong> ricerca ancora molto<br />

inesplorato. Nicola Gatti (co-<strong>di</strong>rettore<br />

dell’Osservatorio sull’intelligenza<br />

artificiale del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>), in<br />

un’intervista rilasciata al Sole 24Ore,<br />

ha evidenziato due problemi. Il primo,<br />

legato alla semantica del dato: <strong>di</strong>versi<br />

meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> raccolta delle informazioni<br />

inquinano la qualità dell’informazione<br />

e rendono fallaci i tentativi <strong>di</strong> ricerca<br />

<strong>di</strong> pattern. Il secondo motivo riguarda<br />

invece la <strong>di</strong>mensione quantitativa<br />

dei dati. Quella in corso è la prima<br />

pandemia <strong>di</strong> cui siamo in grado <strong>di</strong><br />

raccogliere sistematicamente i dati in<br />

un arco <strong>di</strong> tempo significativo, senza<br />

avere ancora strumenti collaudati<br />

per la loro interpretazione. Una delle<br />

necessità più urgenti è imparare a<br />

ricostruire le catene <strong>di</strong> contagio per<br />

identificare tempestivamente gli infetti<br />

asintomatici o pauci-sintomatici. Le<br />

app attualmente in circolazione non<br />

riescono ad aggirare il problema della<br />

privacy e, per tutelarla (giustamente),<br />

rinunciano a una parte della loro<br />

efficacia nel tracciare il contagio:<br />

tutte le informazioni, ad esempio,<br />

devono essere immesse dagli utenti<br />

spontaneamente e in modo omogeneo.<br />

Il gruppo <strong>di</strong> ricerca guidato da Gatti<br />

sta sviluppando un nuovo algoritmo<br />

decentralizzato che sarebbe in grado<br />

<strong>di</strong> raccogliere i dati geolocalizzati dai<br />

<strong>di</strong>spositivi mobili, in modo automatico,<br />

omogeneo e totalmente anonimo<br />

ma riconducibile univocamente a un<br />

utente. «Il sistema identificherebbe<br />

le utenze che hanno una maggiore<br />

probabilità <strong>di</strong> aver contratto il virus,<br />

ricostruendo la catena a partire dalla<br />

<strong>di</strong>agnosi <strong>di</strong> un paziente zero», spiega<br />

Gatti, «si tratta, in sostanza, <strong>di</strong> un<br />

modello epidemiologico in microscala,<br />

che tratta un gruppo <strong>di</strong> persone,<br />

identificate dal fatto <strong>di</strong> avere avuto<br />

contatti con un paziente <strong>di</strong>agnosticato<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, come una popolazione». I<br />

risultati preliminari <strong>di</strong> questo metodo<br />

in<strong>di</strong>cano la possibilità <strong>di</strong> limitare il<br />

contagio in una misura compresa<br />

tra il 20 e il 50%. Lo stu<strong>di</strong>o è stato<br />

pubblicato in preprint sul sito della<br />

Cornell University <strong>di</strong> New York, con<br />

questo titolo "A privacy-preserving<br />

tests optimization algorithm for<br />

epidemics containment"<br />

52

#OptimalLockdownStrategy<br />

#ControlTheory<br />

#MathematicalModelling<br />

IN CASO DI EPIDEMIA E LOCKDOWN,<br />

COME MEDIARE TRA RISCHIO<br />

SANITARIO E RISCHIO ECONOMICO?<br />

Un articolo pubblicato in pre-print dal prof. Filippo Gazzola, docente <strong>di</strong><br />

Analisi al Dipartimento <strong>di</strong> Matematica del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, in<strong>di</strong>vidua<br />

un nuovo modello matematico in grado <strong>di</strong> descrivere la strategia ottimale<br />

<strong>di</strong> lockdown durante un’epidemia<br />

FILIPPO GAZZOLA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

pubblicato per esteso su Research Gate<br />

e in attesa <strong>di</strong> peer-review, si inserisce<br />

in questa cornice e propone un nuovo<br />

problema <strong>di</strong> controllo ottimo, allo scopo<br />

<strong>di</strong> in<strong>di</strong>viduare la migliore strategia <strong>di</strong><br />

lockdown in caso <strong>di</strong> pandemia.<br />

A partire da modelli logistici non<br />

lineari, che descrivono quello che già<br />

sappiamo sulla propagazione dei virus e<br />

sull’evoluzione delle popolazioni, il prof.<br />

Filippo Gazzola introduce un problema<br />

<strong>di</strong> controllo ottimo con due parametri in<br />

competizione: la forza produttiva della<br />

regione osservata (con conseguente<br />

capacità economica) e l’efficienza<br />

del suo sistema sanitario. Tramite il<br />

principio <strong>di</strong> Pontryagin, si ottengono<br />

così in<strong>di</strong>cazioni sulla strategia <strong>di</strong><br />

lockdown ottimale. Il paper descrive<br />

alcuni casi emblematici: per esempio,<br />

regioni dall’economia stabile e dal<br />

sistema sanitario efficiente, accessibile<br />

e capillare, subirebbero un grave danno<br />

economico durante un lockdown rigido,<br />

mentre misure restrittive più morbide,<br />

pur producendo una crescita dei contagi,<br />

non provocherebbe gravi danni, poiché<br />

il sistema sanitario sarebbe in grado <strong>di</strong><br />

far fronte all’emergenza. D’altra parte,<br />

una regione con una ridotta capacità<br />

produttiva e/o un sistema sanitario<br />

poco efficiente non sarebbe in grado <strong>di</strong><br />

far fronte alla crescita dei contagi: un<br />

lockdown rigido è quin<strong>di</strong> necessario,<br />

anche tenuto conto della minore per<strong>di</strong>ta<br />

economica <strong>di</strong> fronte al blocco delle<br />

attività produttive. Il valore <strong>di</strong> questi<br />

due parametri permette <strong>di</strong> stabilire<br />

quale dei due sia maggiormente critico<br />

e in che misura. L’output dello stu<strong>di</strong>o<br />

è il controllo ottimo che descrive la<br />

strategia <strong>di</strong> lockdown ottimale, in<br />

relazione al rapporto tra parametro<br />

economico e parametro sanitario della<br />

regione considerata.<br />

Le conseguenze economiche <strong>di</strong> un<br />

lockdown prolungato possono essere<br />

molto gravi, in casi estremi possono<br />

rivelarsi più dannose del virus stesso,<br />

con effetti negativi a lungo termine<br />

sulla regione colpita. I governi hanno il<br />

<strong>di</strong>fficile compito <strong>di</strong> valutare quando e in<br />

che misura attuare strategie <strong>di</strong> lockdown,<br />

assumendosi i rischi economici e<br />

sociali del blocco delle attività. Lo<br />

stu<strong>di</strong>o “An optimal control problem<br />

for virus propagation and economic<br />

loss”, del quale una versione ridotta,<br />

e inframezzata dalle parole <strong>di</strong> Gabriel<br />

Garcia Marquez, è <strong>di</strong>sponibile online<br />

(inquadrando il QR code qui accanto) è<br />

Leggi un estratto<br />

dello stu<strong>di</strong>o “The Optimal<br />

Lockdown Strategy Against<br />

Virus Propagation and<br />

Economic Loss"<br />

53

3 RICERCA<br />

#Epidemiology #SpatiallyExplicitModels #DiseaseEcology<br />

LA FORZA DELL’INFEZIONE:<br />

MEDIARE TRA LOCKDOWN<br />

E RIPRESA DELLE ATTIVITÀ<br />

I dati <strong>di</strong>mostrano che le restrizioni alla mobilità durante la scorsa<br />

primavera hanno evitato il ricovero ospedaliero <strong>di</strong> almeno 200.000<br />

persone. È una delle conclusioni <strong>di</strong> “Spread and dynamics of the<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemic in Italy: Effects of emergency containment<br />

measures”, stu<strong>di</strong>o che propone il primo modello spazialmente<br />

esplicito per descrivere gli scenari <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffusione del coronavirus.<br />

Marino Gatto, professore <strong>di</strong> Ecologia del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

e primo autore dello stu<strong>di</strong>o, lo racconta agli <strong>Alumni</strong><br />

MARINO GATTO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Elettronica<br />

È stato pubblicato su PNAS l’articolo<br />

“Spread and dynamics of the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

epidemic in Italy: Effects of emergency<br />

containment measures”, realizzato dal<br />

prof. Marino Gatto in collaborazione<br />

con un gruppo <strong>di</strong> scienziati italiani del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> (Lorenzo Mari,<br />

Stefano Miccoli, Renato Casagran<strong>di</strong>),<br />

Università Ca’ Foscari Venezia,<br />

Università <strong>di</strong> Zurigo, EPFL <strong>di</strong> Losanna e<br />

Università <strong>di</strong> Padova. Lo stu<strong>di</strong>o propone<br />

un modello originale spazialmente<br />

esplicito, in grado <strong>di</strong> descrivere<br />

con grande accuratezza la “forza <strong>di</strong><br />

infezione” del coronavirus: cioè quanti<br />

suscettibili si infettano in una unità <strong>di</strong><br />

tempo, tenendo conto della mobilità<br />

sul territorio e della interconnessione<br />

tra le province italiane. I ricercatori<br />

hanno stimato i parametri nei termini<br />

<strong>di</strong> un modello <strong>di</strong> tipo SEIR (Susceptible<br />

– Exposed – Infected – Recovered)<br />

tipicamente usato per descrivere il<br />

modo in cui si propagano le infezioni.<br />

Hanno però incluso la mobilità,<br />

espressa in un network <strong>di</strong> 107 province<br />

connesse, e il contributo critico<br />

della capacità <strong>di</strong> paucisintomatici e<br />

asintomatici nella <strong>di</strong>ffusione della<br />

malattia. A questi due elementi si deve<br />

l’alto valore pre<strong>di</strong>ttivo del modello.<br />

Un elemento importante messo<br />

in luce da questo modello è la<br />

stima <strong>di</strong> quantità che non vengono<br />

misurate <strong>di</strong>rettamente: in particolare<br />

il numero dei contagiati non<br />

<strong>di</strong>agnosticati. I dati <strong>di</strong>sponibili al<br />

momento della pubblicazione, datati<br />

al 25 marzo, permettevano <strong>di</strong> stimare<br />

che, a quella data, fossero stati<br />

contagiati circa 700 mila italiani.<br />

Secondo il modello, il numero dei<br />

contagiati è stimato essere circa 10<br />

volte superiore rispetto al numero<br />

dei <strong>di</strong>agnosticati. Questo evidenzia<br />

l’importanza sia delle misure <strong>di</strong><br />

lockdown, sia dell’utilizzo dei<br />

<strong>di</strong>spositivi <strong>di</strong> protezione (come le<br />

mascherine, che proteggono gli altri<br />

nel caso in cui l’in<strong>di</strong>viduo sia infetto<br />

senza saperlo). Inoltre, si mette in<br />

evidenza come siamo ancora molto<br />

lontani da una immunità <strong>di</strong> gregge<br />

(ammesso che sia possibile), che si<br />

raggiungerebbe, eventualmente, solo<br />

nel caso in cui il virus contagiasse<br />

oltre il 75% della popolazione, con<br />

gravi per<strong>di</strong>te in termini <strong>di</strong> vite umane<br />

e con effetti catastrofici sul sistema<br />

sanitario e economico del Paese. Un<br />

fattore in grado <strong>di</strong> minimizzare la<br />

necessità <strong>di</strong> bloccare ulteriormente<br />

54

Per approfon<strong>di</strong>re:<br />

"Spread and dynamics of<br />

the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemic in<br />

Italy: Effects of emergency<br />

containment measures"<br />

— PNAS<br />

"The geography of <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

spread in Italy and implications<br />

for the relaxation of confinement<br />

measures"<br />

— Nature Communications<br />

la mobilità sarebbe una efficace e<br />

tempestiva politica <strong>di</strong> tracciamento a<br />

tappeto e isolamento dei contagiati.<br />

Inoltre, un secondo articolo sulla<br />

<strong>di</strong>ffusione del coronavirus in Italia in<br />

seguito all’allentamento delle misure<br />

<strong>di</strong> prevenzione è stato pubblicato su<br />

Nature Communications.<br />

L’andamento dei contagi dei mesi tra<br />

aprile e luglio <strong>2020</strong> in Italia ha evidenziato<br />

come la necessità <strong>di</strong> riprendere le<br />

attività dopo il lockdown dovesse<br />

essere coor<strong>di</strong>nata con metodologie<br />

<strong>di</strong> contenimento del virus selettive e<br />

adattabili ai contesti locali. È stato questo<br />

l’oggetto dello stu<strong>di</strong>o "The geography of<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> spread in Italy and implications<br />

for the relaxation of confinement<br />

measures", pubblicato su Nature<br />

Communications e firmato dai docenti<br />

del <strong>Politecnico</strong> Lorenzo Mari, Stefano<br />

Miccoli, Renato Casagran<strong>di</strong> e Marino<br />

Gatto, in collaborazione con i ricercatori<br />

dell’università Ca’ Foscari, dell’Università<br />

<strong>di</strong> Padova e dell’École Polytechnique<br />

Fédérale de Lausanne. L’articolo<br />

proponeva un modello spazialmente<br />

esplicito in grado <strong>di</strong> stimare le misure<br />

restrittive necessarie per contenere<br />

l’emergere <strong>di</strong> nuovi focolai, sulla base<br />

<strong>di</strong> un’analisi ex-post dei dati relativi al<br />

periodo a cavallo della fine del lockdown<br />

(decessi e ricoveri in oltre 100 province<br />

italiane e in<strong>di</strong>catore della mobilità<br />

sulla base della geolocalizzazione dei<br />

cellulari). Secondo gli autori, isolare<br />

quoti<strong>di</strong>anamente almeno il 5,5% delle<br />

persone potenzialmente contagiose,<br />

anche asintomatiche e non accertate,<br />

poteva mantenere la trasmissibilità<br />

del virus a un livello compatibile con<br />

i costi economici e sociali, evitando<br />

al contempo una seconda ondata<br />

dell’epidemia (identificata con<br />

l’aumento del tasso <strong>di</strong> contagio in<br />

misura del 40%). Secondo lo stu<strong>di</strong>o,<br />

ciò avrebbe significato, ad esempio,<br />

isolare circa 1200 persone al giorno in<br />

Lombar<strong>di</strong>a, 500 in Emilia-Romagna e 200<br />

in Veneto. Prerequisito per l’applicazione<br />

<strong>di</strong> questa metodologia era naturalmente<br />

la capacità <strong>di</strong> tracciare i contatti in<br />

maniera rapida e capillare.<br />

Per saperne <strong>di</strong> più, si trovano online due<br />

pubblicazioni: "Spread and dynamics of<br />

the <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> epidemic in Italy: Effects<br />

of emergency containment measures"<br />

(su PNAS) e "The geography of <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

spread in Italy and implications for the<br />

relaxation of confinement measures" (su<br />

Nature Communications).<br />

DATA (MAY 1 ST ) MODEL DECREASE OF INFECTIVITY<br />

Hospitalizations/Population<br />

10 -4 10 -3<br />

10 -2 0.3 0.4<br />

55

#FrailtyModels<br />

#AdministrativeData<br />

#Pharmacoepidemiology<br />

#FunctionalDataAnalysis<br />

#HealthAnalytics<br />

#Biostatistics<br />

3 RICERCA<br />

#DeepLearning<br />

#ImbalancedClassification<br />

HEALTH ANALYTICS: I DATI<br />

AL SERVIZIO DELLA SALUTE<br />

La prof. Francesca Ieva e il suo gruppo <strong>di</strong> ricerca stanno sviluppando modelli<br />

che misurano quali e quante risorse dobbiamo investire per mantenere<br />

il nostro sistema sanitario al passo con le conseguenze della pandemia<br />

FRANCESCA IEVA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

Alumna Ingegneria<br />

Matematica<br />

«Sempre più spesso, negli ultimi<br />

anni, gli ospedali non riescono più a<br />

ottenere da semplici dati biostatistici<br />

le analisi e le risposte <strong>di</strong> cui hanno<br />

bisogno: i dati stanno <strong>di</strong>ventando<br />

sempre più eterogenei e molto<br />

complessi, abbiamo a che fare con<br />

immagini, dati testuali, dati segnale,<br />

dati genomici, big data, real world data,<br />

tutti provenienti da fonti informative<br />

<strong>di</strong>verse. Sappiamo, come lo sanno i<br />

clinici, che l’informazione in quei dati<br />

c’è, ma per tirarla fuori c’è bisogno <strong>di</strong><br />

qualcosa <strong>di</strong> completamente innovativo:<br />

modelli nuovi, che non sono quelli<br />

che sono stati insegnati, a noi per<br />

primi, negli ultimi vent’anni. Sono<br />

meto<strong>di</strong> che si stanno sviluppando a<br />

fronte <strong>di</strong> con<strong>di</strong>visione e <strong>di</strong> competenze<br />

trans<strong>di</strong>sciplinari; e un posto come<br />

il <strong>Politecnico</strong> offre la possibilità<br />

<strong>di</strong> trovarsi sulla cresta dell’onda<br />

nell’esposizione a tutti i possibili<br />

stimoli che in questo senso possono<br />

arrivare». Francesca leva è docente<br />

<strong>di</strong> Statistica, Statistica applicata<br />

e Biostatistica al Dipartimento <strong>di</strong><br />

Matematica del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>.<br />

Da oltre <strong>di</strong>eci anni si occupa <strong>di</strong> analisi<br />

e modellizzazione statistica <strong>di</strong> dati<br />

<strong>di</strong> tipo biome<strong>di</strong>co e ha sviluppato<br />

<strong>di</strong>versi meto<strong>di</strong> <strong>di</strong> stima, previsione e<br />

<strong>di</strong>mensionamento per problematiche<br />

derivanti dalle esigenze del sistema<br />

sanitario. «Negli anni abbiamo lavorato<br />

soprattutto a dati relativi a patologie<br />

car<strong>di</strong>ovascolari, ma questi meto<strong>di</strong> sono<br />

pensati apposta per essere adattabili a<br />

altri tipi <strong>di</strong> patologie e, in particolare,<br />

stiamo lavorando a due progetti per<br />

applicarli alla situazione <strong>COVID</strong>, in<br />

prima battuta in Lombar<strong>di</strong>a, con la<br />

capacità <strong>di</strong> scalare il modello, una<br />

volta pronto, su qualsiasi <strong>di</strong>mensione».<br />

La pandemia <strong>di</strong> coronavirus ha avuto<br />

un impatto importante sulla capacità<br />

del sistema sanitario <strong>di</strong> erogare i<br />

servizi per la salute, dai processi <strong>di</strong><br />

cura alla <strong>di</strong>agnosi fino ai trattamenti.<br />

Il progetto REVEAL consente <strong>di</strong> fare<br />

un’analisi interpretativa <strong>di</strong> come<br />

sia cambiato l’accesso a prestazioni<br />

sanitarie <strong>di</strong> qualsiasi tipo da parte<br />

della popolazione in Italia e dare una<br />

proiezione <strong>di</strong> quanta gente sia “rimasta<br />

in<strong>di</strong>etro” a causa della saturazione<br />

del sistema sanitario e delle misure<br />

<strong>di</strong> lockdown. «È necessario stimare<br />

correttamente la “coda” per un<br />

efficiente utilizzo delle risorse -<br />

precisa Ieva - inoltre, in alcuni casi,<br />

i pazienti non potranno recuperare<br />

perché la loro salute è peggiorata a<br />

causa del mancato intervento, e quin<strong>di</strong><br />

impatteranno sul sistema in maniera<br />

maggiore <strong>di</strong> quanto sarebbe successo<br />

in con<strong>di</strong>zioni normali». A partire da<br />

questi dati, il modello costruisce per<br />

ciascun paziente, me<strong>di</strong>ante algoritmi<br />

<strong>di</strong> intelligenza artificiale, un in<strong>di</strong>ce che<br />

in<strong>di</strong>chi quanto questa persona sia a<br />

rischio <strong>di</strong> sviluppare eventi avversi<br />

importanti; da un lato, serve alle<br />

istituzioni per stimare correttamente<br />

quali risorse investire nel sistema<br />

56

sanitario, dall’altro è utile ai me<strong>di</strong>ci<br />

per a identificare percorsi terapeutici<br />

personalizzati.<br />

«REVEAL prende in considerazione<br />

la storia clinica del paziente, non<br />

solo la situazione attuale. Il metodo<br />

ci consente <strong>di</strong> sintetizzare questa<br />

storia insieme al presente, in modo<br />

automatico, in un unico output in<br />

grado <strong>di</strong> categorizzare ogni paziente in<br />

fasce <strong>di</strong> rischio. Questo in<strong>di</strong>catore non<br />

intende sostituire i me<strong>di</strong>ci, ma fornire<br />

loro uno strumento <strong>di</strong> supporto che<br />

possa aiutarli a fare delle valutazioni<br />

e ad attivare un iter <strong>di</strong> monitoraggio o<br />

una terapia ad hoc».<br />

L’obiettivo <strong>di</strong> REVEAL è quin<strong>di</strong> quello<br />

<strong>di</strong> costruire uno strumento decisionale<br />

per me<strong>di</strong>ci e istituzioni sanitarie, che<br />

evidenzi possibili scenari <strong>di</strong> intervento<br />

personalizzati con un uso più razionale<br />

ed efficiente delle risorse: «se effettuo<br />

una stima per cui un certo numero <strong>di</strong><br />

pazienti verranno classificati come<br />

“ad alto rischio”, significa che sto<br />

associando a questo altro rischio una<br />

serie <strong>di</strong> procedure che hanno costi in<br />

termini economici e <strong>di</strong> risorse umane.<br />

Fare una previsione è fondamentale in<br />

momenti come questo, caratterizzati da<br />

grande incertezza, per fare un corretto<br />

<strong>di</strong>mensionamento delle risorse che<br />

un sistema sanitario deve mettere a<br />

<strong>di</strong>sposizione, per far fronte alle necessità<br />

e per non ritrovarsi saturato nel<br />

momento dell’emergenza», spiega Ieva.<br />

Anche <strong>COVID</strong>EMA il secondo progetto<br />

a cui il gruppo <strong>di</strong> Ieva sta lavorando,<br />

va nella <strong>di</strong>rezione della me<strong>di</strong>cina<br />

personalizzata e allo stesso tempo<br />

cerca <strong>di</strong> dare una lettura <strong>di</strong> sistema<br />

che serva al personale sanitario per<br />

prevedere il possibile insorgere <strong>di</strong><br />

situazioni a alto rischio. Se, nel caso<br />

<strong>di</strong> REVEAL, a essere sotto la lente <strong>di</strong><br />

ingran<strong>di</strong>mento è quanto il sistema<br />

sanitario sia in grado <strong>di</strong> funzionare in<br />

con<strong>di</strong>zioni estreme, <strong>COVID</strong>EMIA stu<strong>di</strong>a<br />

le conseguenze <strong>di</strong> un aspetto più<br />

psicologico e comportamentale della<br />

vita dei pazienti, cioè la loro capacità<br />

<strong>di</strong> seguire più o meno alla lettera le<br />

in<strong>di</strong>cazioni terapeutiche. Anche in<br />

questo caso, il metodo sviluppato<br />

da Ieva per malattie del sistema<br />

car<strong>di</strong>ocircolatorio è pronto per essere<br />

traslato in ambito <strong>COVID</strong>.<br />

«Quando un paziente con patologie<br />

croniche o multiple viene <strong>di</strong>messo da<br />

un ospedale, gli viene prescritta una<br />

terapia farmacologica o in generale<br />

una prassi, ma non sempre il paziente<br />

è in grado <strong>di</strong> seguirla, a volte per<br />

<strong>di</strong>menticanza o indolenza, a volte<br />

per esempio per motivi economici,<br />

organizzativi o perché insorgono delle<br />

controin<strong>di</strong>cazioni. <strong>COVID</strong>EMIA descrive<br />

degli scenari <strong>di</strong> sviluppo a partire<br />

da una serie <strong>di</strong> domande: è stato<br />

prescritto tutto quello che doveva<br />

essere prescritto per la tipologia <strong>di</strong><br />

paziente? Il paziente segue la terapia<br />

correttamente? Se non la segue, per<br />

«Gli ospedali<br />

non riescono<br />

più a ottenere<br />

da semplici dati<br />

biostatistici<br />

le analisi e le<br />

risposte <strong>di</strong> cui<br />

hanno bisogno»<br />

57

quale motivo? Ognuna <strong>di</strong> queste<br />

opzioni ha un impatto sul sistema<br />

perché un paziente con una buona<br />

terapia viene riospedalizzato meno<br />

e avrà bisogno <strong>di</strong> meno visite non<br />

programmate, mentre un paziente che<br />

non è aderente alla terapia è probabile<br />

che sviluppi ulteriori problemi. Noi<br />

proviamo a misurare l’impatto <strong>di</strong><br />

questo comportamento integrando<br />

modelli statistici e strumenti <strong>di</strong><br />

intelligenza artificiale, machine<br />

learning e text mining. Lavoriamo sui<br />

dati con tecniche che ne consentano<br />

un adeguato pre-processing, a cui<br />

segue la fase modellistica e l’analisi<br />

clinico-epidemiologica, tramite modelli<br />

previsionali parametrici e non<br />

parametrici, quali ad esempio, modelli<br />

gerarchici a effetti misti, modelli <strong>di</strong><br />

regressione lineare e non lineare,<br />

modelli <strong>di</strong> sopravvivenza e multistato,<br />

in cui viene integrata l’informazione<br />

longitu<strong>di</strong>nale attraverso tecniche <strong>di</strong><br />

Functional Data Analysis».<br />

«Sappiamo,<br />

come lo sanno<br />

i clinici, che<br />

l’informazione<br />

in quei dati c’è,<br />

ma per tirarla<br />

fuori c’è bisogno<br />

<strong>di</strong> qualcosa <strong>di</strong><br />

completamente<br />

innovativo:<br />

modelli nuovi,<br />

che non sono<br />

quelli che sono<br />

stati insegnati,<br />

a noi per primi,<br />

negli ultimi<br />

vent’anni»<br />

58

A partire dalle banche dati<br />

amministrative, i ricercatori analizzano i<br />

dati sanitari e biome<strong>di</strong>ci con l’obiettivo<br />

<strong>di</strong> capire come comportamenti <strong>di</strong>versi<br />

si traducano in esiti <strong>di</strong>versi e in che<br />

misura: «siamo in grado <strong>di</strong> estrarre<br />

ed integrare dati molto eterogenei,<br />

<strong>di</strong> tipo clinico o amministrativo.<br />

Questo ci consente <strong>di</strong> fare analisi <strong>di</strong><br />

scenario che descrivono le possibili<br />

evoluzioni dello stato <strong>di</strong> salute <strong>di</strong><br />

un alto numero <strong>di</strong> pazienti. Usiamo<br />

tecniche <strong>di</strong> machine learning per<br />

analisi <strong>di</strong> dati <strong>di</strong> tipo non strutturato<br />

o <strong>di</strong> natura <strong>di</strong>versa da quella<br />

numerica, come testi, immagini o<br />

informazioni genomiche. Tutte queste<br />

informazioni vengono infine elaborate<br />

e opportunamente sintetizzate al<br />

fine <strong>di</strong> poter essere inserite in un<br />

modello previsionale e fornire un<br />

output accurato ma al tempo stesso<br />

facilmente leggibile. L’ultimo step<br />

del lavoro è il setting <strong>di</strong> cruscotti<br />

informativi che possa fornire esiti<br />

interpretabili agevolmente anche<br />

da un clinico o dalla persona <strong>di</strong><br />

riferimento in sede amministrativa».<br />

Strumenti come REVEAL e <strong>COVID</strong>EMIA<br />

sono <strong>di</strong> grande utilità sia ai me<strong>di</strong>ci,<br />

che ottengono criteri oggettivi su cui<br />

basarsi per prendere delle decisioni<br />

terapeutiche per i singoli pazienti, sia<br />

al sistema nel suo complesso, perché<br />

consentono <strong>di</strong> capire quale potrebbe<br />

essere, a fronte <strong>di</strong> scenari <strong>di</strong>versi, la<br />

richiesta <strong>di</strong> prestazioni sanitare in un<br />

orizzonte temporale <strong>di</strong> interesse. «Una<br />

cosa importante, quando parliamo<br />

<strong>di</strong> me<strong>di</strong>cina personalizzata, è la<br />

protezione della privacy. Tutti questi<br />

dati sono sempre forniti e trattati in<br />

maniera totalmente anonima. Ogni<br />

persona è un’unità statistica <strong>di</strong> cui<br />

si stu<strong>di</strong>a il comportamento, ma alla<br />

cui identificazione non si può risalire<br />

<strong>di</strong>rettamente in quanto i possessori<br />

dei dati provvedono ad opportune<br />

criptazioni <strong>di</strong> identità, in conformità alle<br />

normative sulla tutela della privacy e <strong>di</strong><br />

trattamento dei dati sensibili. I risultati<br />

delle analisi vengono poi proiettati in<br />

termini <strong>di</strong> rischio sul paziente. Nessuno<br />

ha o avrà mai accesso ai dati personali<br />

dei singoli citta<strong>di</strong>ni». Entrambi i progetti<br />

hanno un orizzonte <strong>di</strong> 18-24 mesi.<br />

59

# WastewaterBasedEpidemiology<br />

COSA C’È SOTTO: LA <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

VISTA DAL SOTTOSUOLO<br />

3 RICERCA<br />

Due progetti <strong>di</strong> analisi delle acque reflue possono possono svelarci<br />

le zone delle città più critiche e l’avanzare della pandemia<br />

FRANCESCA MALPEI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Civile e Ambientale<br />

Alumna Ingegneria<br />

Ambientale<br />

Il mondo <strong>di</strong> sotto può svelarci molto<br />

del mondo <strong>di</strong> sopra e <strong>di</strong> chi lo abita.<br />

«Se all’esor<strong>di</strong>o dell’epidemia, non<br />

appena trascritto per la prima volta<br />

il co<strong>di</strong>ce genetico del virus SARS-<br />

CoV-2, avessimo potuto analizzare le<br />

acque reflue <strong>di</strong> tutta Europa, avremmo<br />

potuto capire che il virus c’era già,<br />

ben prima del famoso caso uno».<br />

A parlare è Francesca Malpei, del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria Civile e<br />

Ambientale che, tornando al primo<br />

lockdown ricorda: «Appena scattato<br />

l’allarme <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, ho chiesto a<br />

MANUELA ANTONELLI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Civile e Ambientale<br />

Alumna Ingegneria<br />

Ambientale<br />

<strong>di</strong>versi gestori del servizio idrico <strong>di</strong><br />

raccogliere e conservare campioni<br />

dei reflui in ingresso ai loro impianti<br />

<strong>di</strong> depurazione; pur nella <strong>di</strong>fficoltà<br />

<strong>di</strong> quei giorni, tutti hanno risposto<br />

con grande <strong>di</strong>sponibilità». Quin<strong>di</strong><br />

Malpei ha promosso e coor<strong>di</strong>nato<br />

l’accordo e progetto “Rete Lombarda<br />

WBE”, che vede la collaborazione tra<br />

il DICA, <strong>di</strong>verse eccellenze lombarde e<br />

Regione Lombar<strong>di</strong>a. WBE è l’acronimo<br />

<strong>di</strong> Wastewater Based Epidemiology<br />

(epidemiologia basata sulle acque<br />

reflue), una <strong>di</strong>sciplina <strong>di</strong> ricerca che<br />

molti gruppi <strong>di</strong> ricerca internazionali<br />

stanno sviluppando per contribuire al<br />

controllo <strong>di</strong> questa epidemia. Sempre<br />

Malpei ci spiega <strong>di</strong> cosa si tratta: «le<br />

acque <strong>di</strong> fognatura sono lo specchio<br />

del nostro stile <strong>di</strong> vita, contengono non<br />

solo le nostre deiezioni, ma <strong>di</strong>verse<br />

altre componenti, quali i prodotti <strong>di</strong><br />

detergenza personale e domestica e<br />

le microplastiche rilasciate dai tessuti<br />

sintetici che laviamo. Vi troviamo<br />

anche sostanze in traccia, quali i<br />

residui dei farmaci che usiamo; non<br />

da ultimo, i patogeni e i virus presenti<br />

nelle deiezioni <strong>di</strong> persone malate.<br />

Questi microrganismi arrivano agli<br />

impianti <strong>di</strong> depurazione sia integri,<br />

sia come solo frammenti <strong>di</strong> DNA o<br />

RNA. Ciò <strong>di</strong>pende anche da fattori<br />

locali quali tempo <strong>di</strong> permanenza<br />

in fognatura, pH, temperatura e vari<br />

altri. Nel caso del SARS-CoV-2, virus<br />

incapsulato meno resistente <strong>di</strong> altri<br />

alle con<strong>di</strong>zioni ambientali, si ritrovano<br />

quasi esclusivamente frammenti. La<br />

WBE richiede lavoro <strong>di</strong> squadra e<br />

competenze inter<strong>di</strong>sciplinari e può<br />

dare un supporto fondamentale<br />

alla gestione delle epidemie. È una<br />

lente <strong>di</strong> ingran<strong>di</strong>mento, capace <strong>di</strong><br />

rappresentare con una sola misura<br />

lo stato epidemiologico <strong>di</strong> una<br />

popolazione, con un sicuro anticipo<br />

rispetto al quadro descritto dai dati<br />

clinici e dalla tracciatura con tamponi.<br />

Non è quin<strong>di</strong> solo un metodo <strong>di</strong> “early<br />

warning” per tracciare il riaccendersi<br />

<strong>di</strong> focolai. Le tecniche per la misura<br />

dei frammenti RNA sono del tutto<br />

simili a quelle usate per i tamponi».<br />

Malpei aggiunge: «Le incognite <strong>di</strong><br />

ricerca sono, in primo luogo, legate<br />

allo stu<strong>di</strong>o dei modelli <strong>di</strong> correlazione<br />

60

che, dal risultato dell’analisi, stimino il<br />

numero <strong>di</strong> persone positive e, poi, alla<br />

validazione con il database <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

<strong>di</strong> Regione Lombar<strong>di</strong>a. Con i modelli<br />

validati e piani <strong>di</strong> analisi sistematiche,<br />

si potrà avere una fotografia in tempo<br />

reale della presenza complessiva <strong>di</strong><br />

positivi, in tempi molto più rapi<strong>di</strong> e<br />

con costi molto minori rispetto a quelli<br />

della tracciatura con tamponi, effettuati<br />

nella stessa zona. Basterà prelevare<br />

campioni in vari punti della fognatura<br />

o presso i collettori fognari terminali<br />

<strong>di</strong> singole se<strong>di</strong> specifiche (Ospedali,<br />

Scuole, Università, RSA, ecc.)». Mentre<br />

scriviamo, è in corso il ring test tra<br />

i laboratori dell’Università Bicocca,<br />

dell’IRSA CNR, dell’Università Cattolica<br />

<strong>di</strong> Piacenza e Cremona e dell’Istituto<br />

Zooprofilattico per la messa a punto e<br />

con<strong>di</strong>visione del metodo <strong>di</strong> analisi con<br />

PCR, sia Real Time che <strong>di</strong>gitale. A valle,<br />

questi laboratori avvieranno l’analisi<br />

dei moltissimi campioni già <strong>di</strong>sponibili<br />

(circa 700). In parallelo, il <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> e l’Università <strong>di</strong> Brescia<br />

stanno stu<strong>di</strong>ando e raccogliendo i<br />

dati necessari per lo sviluppo del<br />

modelli <strong>di</strong> correlazione. «Il gruppo <strong>di</strong><br />

lavoro del DICA - specifica Malpei –<br />

sta sviluppando due modelli, quello<br />

descritto in seguito e un altro basato<br />

su analisi statistiche multivariate».<br />

Dello stesso <strong>di</strong>partimento <strong>di</strong> Malpei,<br />

fa parte anche Manuela Antonelli che,<br />

insieme al collega Andrea Turolla e a<br />

un team <strong>di</strong> DHI, sta implementando un<br />

modello <strong>di</strong> propagazione del virus in<br />

fognatura, a partire da dati letteratura<br />

per poter descrivere la presenza del<br />

virus dallo scarico fino all’ingresso del<br />

depuratore. Ce lo facciamo raccontare<br />

meglio proprio da Antonelli: «Si tratta<br />

della trasposizione ad un virus <strong>di</strong><br />

modelli abitualmente utilizzati per<br />

descrivere il destino dei contaminanti<br />

chimici nelle acque reflue. È quin<strong>di</strong><br />

l’integrazione <strong>di</strong> tre modelli: un<br />

modello <strong>di</strong> escrezione del virus con<br />

le feci da persone infette, un modello<br />

concettuale che descrive l’idro<strong>di</strong>namica<br />

della fognatura e, il terzo, un modello<br />

che descrive il deca<strong>di</strong>mento del virus<br />

61

CONCENTRAZIONE IN USCITA DALLA FOGNATURA /<br />

INGRESSO IMPIANTO DI DEPURAZIONE<br />

5% 75%<br />

25%<br />

Me<strong>di</strong>an<br />

95%<br />

Concentrazione <strong>di</strong> virus (eq/L)<br />

0 2500000 5000000 7500000 10000000 12500000 15000000<br />

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130<br />

Tempo (giorni da inizio tracciamento)<br />

62

in fognatura, basandosi sui processi<br />

coinvolti e le relative equazioni che<br />

definiscono la variazione nel tempo<br />

(e quin<strong>di</strong> nello spazio) delle variabili<br />

descrittive del processo stesso».<br />

Riguardo ai dati <strong>di</strong> letteratura,<br />

provenienti da articoli scientifici sul<br />

tema oggetto <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>o, Antonelli<br />

spiega: «In letteratura si può ricavare<br />

il coefficiente <strong>di</strong> deca<strong>di</strong>mento del virus<br />

(SARS-CoV-2 o simili), che assume valori<br />

<strong>di</strong>fferenti a seconda dello specifico<br />

stu<strong>di</strong>o. Stiamo in parallelo conducendo<br />

un’analisi <strong>di</strong> incertezza, che è uno<br />

strumento molto potente che consente<br />

<strong>di</strong> valutare come l’incertezza su uno<br />

o più parametri si propaga all’output<br />

del modello (numero <strong>di</strong> copie <strong>di</strong> RNA<br />

virali atteso in testa all’impianto<br />

<strong>di</strong> depurazione), fornendo quin<strong>di</strong><br />

un’in<strong>di</strong>cazione dell’importanza <strong>di</strong> tale<br />

parametro nel con<strong>di</strong>zionare la stima<br />

del modello. Ad oggi abbiamo già una<br />

prima versione implementata che ci ha<br />

portato qualche interessante risultato<br />

preliminare: l’analisi <strong>di</strong> incertezza<br />

ha infatti evidenziato l’analisi<br />

microbiologica come aspetto critico.<br />

I dati reperibili in letteratura circa la<br />

presenza <strong>di</strong> copie <strong>di</strong> RNA virale, sia<br />

nelle feci che nelle acque <strong>di</strong> fognatura,<br />

presentano intervalli <strong>di</strong> variazione<br />

ampi, che si riflettono su una risposta<br />

del modello altrettanto ampia (e<br />

quin<strong>di</strong> relativamente poco affidabile o<br />

utile). Quella variazione è legata alla<br />

mancanza <strong>di</strong> un protocollo analitico<br />

validato, ovvero non vi è a oggi una<br />

metodologia ottimizzata che includa<br />

il campionamento, lo stoccaggio del<br />

campione, la sua concentrazione,<br />

l’estrazione <strong>di</strong> RNA e infine la<br />

quantificazione. Mettere a punto<br />

questo protocollo, permetterebbe<br />

<strong>di</strong> ridurre le incertezze <strong>di</strong> stima del<br />

modello migliorandone l’utilizzo come<br />

strumento pratico <strong>di</strong> intervento. Non<br />

appena il nostro modello sarà validato,<br />

verrà reso <strong>di</strong>sponibile come parte<br />

del software WEST, utilizzato per la<br />

simulazione dei processi depurativi».<br />

Riguardo alle applicazioni future <strong>di</strong><br />

questo modello, Antonelli <strong>di</strong>ce che<br />

sono essenzialmente due: «Seguendo<br />

il flusso dell’acqua in fognatura,<br />

il modello permette <strong>di</strong> verificare<br />

la congruenza tra il dato <strong>di</strong> infetti<br />

derivato dai tamponi con la presenza<br />

<strong>di</strong> RNA virale, a supporto dell’efficacia<br />

delle campagne <strong>di</strong> effettuazione dei<br />

tamponi. Percorrendo invece a ritroso<br />

la fognatura, noto il numero <strong>di</strong> copie<br />

<strong>di</strong> RNA virale, si può stimare il numero<br />

<strong>di</strong> potenziali infetti, in<strong>di</strong>rizzando le<br />

politiche <strong>di</strong> contrasto alla <strong>di</strong>ffusione<br />

del virus. Il framework <strong>di</strong> modellazione<br />

utilizzato è <strong>di</strong> vali<strong>di</strong>tà generale e <strong>di</strong><br />

conseguenza il modello potrà essere<br />

facilmente adattato a <strong>di</strong>fferenti tipologie<br />

<strong>di</strong> virus, oppure, per quello che era il suo<br />

sviluppo originario, alla propagazione<br />

dei farmaci per un miglior controllo<br />

della loro <strong>di</strong>ffusione in ambiente,<br />

anche rispetto alla problematica<br />

dell’antibiotico-resistenza».<br />

63

#MathematicalModeling<br />

#PandemiEvolutionPre<strong>di</strong>ction<br />

#HospitalizedPatients<br />

#NewPositives<br />

#IntesiveCareEmployment<br />

3 RICERCA<br />

#ReturnOfElectionMe<strong>di</strong>cine<br />

#DecisionMaking<br />

#EarlyWarning<br />

LA MATEMATICA PER PREVEDERE<br />

QUANDO NE SAREMO FUORI<br />

O RILEVARE ALLERTE PRECOCI<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>: il prof. Davide Manca pubblica ogni giorno un bollettino <strong>di</strong><br />

analisi dati e previsioni che calcolano alcune date chiave relative alla<br />

riduzione dei pazienti in terapia intensiva, dei ricoverati sotto le soglie<br />

<strong>di</strong> attenzione o l’esaurimento <strong>di</strong> nuovi casi nelle regioni e in Italia<br />

DAVIDE MANCA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Chimica,<br />

Materiali e Ingegneria<br />

Chimica "Giulio Natta"<br />

Alumnus Ingegneria Chimica<br />

«La mia parte in questa storia, se così<br />

la si può definire, è iniziata alla fine<br />

<strong>di</strong> febbraio», racconta Davide Manca<br />

del Dipartimento <strong>di</strong> Chimica, Materiali<br />

e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”<br />

del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, «quando<br />

sono stato contattato dal primario <strong>di</strong><br />

anestesia e rianimazione dell’istituto<br />

neurologico Carlo Besta <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>,<br />

che mi ha chiesto: «Con i tuoi modelli<br />

matematici, riesci a pre<strong>di</strong>re il numero<br />

<strong>di</strong> casi <strong>di</strong> polmonite atipica?». Non<br />

sapevamo ancora cosa ci aspettasse<br />

e la sua domanda, in quel momento,<br />

mi stupì. Non sono un epidemiologo,<br />

insegno Teoria Dello Sviluppo Dei<br />

Processi Chimici. Il primario e io ci<br />

conosciamo da anni perché lavoriamo<br />

allo sviluppo <strong>di</strong> meto<strong>di</strong> e strumenti<br />

per automatizzare la somministrazione<br />

<strong>di</strong> anestetici e analgesici nel corso<br />

dell’anestesia generale in sala<br />

operatoria. Questa collaborazione<br />

continuativa ha aperto un <strong>di</strong>alogo e ha<br />

dato modo al primario <strong>di</strong> toccare con<br />

mano la forza e l’utilità dei modelli<br />

matematici applicati alla me<strong>di</strong>cina.<br />

Quando è scoppiata l’epidemia, è stato<br />

lui a chiedermi <strong>di</strong> analizzare i dati, per<br />

provare a darne un’interpretazione<br />

utile agli ospedali, impegnati a non<br />

collassare sotto la spinta dei numeri in<br />

crescita esponenziale. Ho iniziato per<br />

rispondere a una sua domanda: voleva<br />

sapere a che velocità si sarebbero<br />

riempite le terapie intensive».<br />

Da quel febbraio, e fino al 6 agosto<br />

per poi ripartire dal 18 ottobre,<br />

Davide Manca pubblica un bollettino<br />

quoti<strong>di</strong>ano sul contagio in cui analizza<br />

un set <strong>di</strong> dati specifici sia a livello<br />

regionale che nazionale. Oltre ai dati<br />

giornalieri, il bollettino anticipa gli<br />

scenari <strong>di</strong> evoluzione nel breve (entro<br />

3 giorni), me<strong>di</strong>o (15/20 giorni) e lungo<br />

termine (3+ mesi), relativamente alla<br />

crescita <strong>di</strong> positivi, decessi, ricoverati<br />

e ricoverati in terapia intensiva.<br />

L’obiettivo è offrire agli ospedali uno<br />

strumento per aiutarli nelle stime e nel<br />

<strong>di</strong>mensionamento delle risorse umane<br />

e materiali che è necessario mettere in<br />

campo per l’allocazione <strong>di</strong>namica delle<br />

risorse in funzione dell’evoluzione<br />

pandemica.<br />

La seconda ondata pandemica<br />

iniziata ai primi <strong>di</strong> ottobre è<br />

caratterizzata da una <strong>di</strong>namica<br />

evolutiva che qualitativamente sta<br />

riproducendo quanto avvenuto nella<br />

prima ondata. Quantitativamente, però,<br />

i tempi caratteristici <strong>di</strong> durata del<br />

periodo <strong>di</strong> crescita esponenziale, <strong>di</strong><br />

raggiungimento del punto <strong>di</strong> flesso<br />

64

Davide Manca mette a<br />

<strong>di</strong>sposizione tutto il materiale<br />

per approfon<strong>di</strong>re il tema.<br />

Se siete curiosi potete scaricare:<br />

Bollettino giornaliero<br />

— PSE Lab<br />

Software open access (un<br />

semplice file Excel) che chiunque<br />

può usare inserendo i dati<br />

che interessano un territorio<br />

specifico, per fini pre<strong>di</strong>ttivi<br />

con massimo incremento giornaliero<br />

<strong>di</strong> pazienti in terapia intensiva, <strong>di</strong><br />

ospedalizzati e <strong>di</strong> decessi sono<br />

<strong>di</strong>fferenti sia a livello regionale che<br />

a livello nazionale. Il modello <strong>di</strong><br />

Manca stima, per la Lombar<strong>di</strong>a, il<br />

raggiungimento del punto <strong>di</strong> massimo<br />

lo scorso 22 novembre sia per le<br />

terapie intensive che per i pazienti<br />

ospedalizzati. Per quanto riguarda<br />

invece l’Italia il raggiungimento<br />

del massimo è stimato per il 23-24<br />

novembre per ICU e ospedalizzati.<br />

I decessi giornalieri restano ancora<br />

molto alti nell’ultima decade <strong>di</strong><br />

novembre. Si stima che il punto <strong>di</strong><br />

flesso, ossia la data <strong>di</strong> massimo<br />

incremento giornaliero, sia stato<br />

raggiunto il 25 novembre per la<br />

Lombar<strong>di</strong>a e il 6 <strong>di</strong>cembre per l’Italia.<br />

Il metodo ha rivelato finora una<br />

ottima capacità pre<strong>di</strong>ttiva, al netto<br />

dell’eventuale emergenza <strong>di</strong> nuovi<br />

focolai. L’epidemiologia, <strong>di</strong> solito, si<br />

basa su modelli matematici basati su<br />

equazioni <strong>di</strong>fferenziali con con<strong>di</strong>zioni<br />

iniziali, i modelli SIR, SEIR o SEIRD<br />

che permettono <strong>di</strong> determinare ad<br />

esempio il famoso in<strong>di</strong>ce R_0 e più<br />

in generale R_t. «Io non utilizzo quei<br />

modelli – continua Manca – perché,<br />

anche se ottimi per condurre stime<br />

parametriche basate su possibili<br />

scenari evolutivi, viceversa sono meno<br />

adatti e affidabili per quantificare con<br />

precisione quanto possa accadere<br />

sul breve/me<strong>di</strong>o periodo. Meglio<br />

utilizzare dei modelli più semplici<br />

ma intrinsecamente robusti proprio<br />

perché basati sulla regressione non<br />

lineare dei dati reali prodotti ogni<br />

giorno dal Ministero della Salute. Tali<br />

modelli utilizzano un ridotto numero<br />

<strong>di</strong> parametri adattivi e sono <strong>di</strong>sponibili<br />

in letteratura dalla metà del XIX secolo.<br />

Si parla <strong>di</strong> curve gaussiane mo<strong>di</strong>ficate<br />

con esponenziali, logistiche e <strong>di</strong><br />

Gompertz che furono sviluppate per<br />

simulare in passato <strong>di</strong>versi fenomeni<br />

biologici e i ratei <strong>di</strong> decesso umano a<br />

fini assicurativi e pre<strong>di</strong>ttivi».<br />

Articolo "Dynamics of ICU<br />

patients and deaths in Italy and<br />

Lombardy due to <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>"<br />

— ESAIC<br />

"A simplified math approach<br />

to pre<strong>di</strong>ct ICU beds and<br />

mortality rate for hospital<br />

emergency planning under<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> pandemic"<br />

— Science Direct<br />

65

#Management #Statistics #WorkSpace<br />

3 RICERCA<br />

SPAZI DI LAVORO DURANTE<br />

LA PANDEMIA <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>:<br />

QUALI IMPATTI SULLA<br />

PRODUTTIVITÀ DEL LAVORO?<br />

Uno stu<strong>di</strong>o inter<strong>di</strong>partimentale del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> vuole<br />

<strong>di</strong>mostrare la correlazione tra spazi <strong>di</strong> lavoro e attività <strong>di</strong> ricerca<br />

accademica<br />

CRISTINA ROSSI-LAMASTRA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria<br />

Gestionale<br />

Dopo la fine del lockdown, molti<br />

lavoratori e lavoratrici hanno<br />

continuato le proprie attività lavorative<br />

negli spazi domestici, molti nuclei<br />

familiari, spesso con i bambini e<br />

persone non autosufficienti, si sono<br />

trovati ad affrontare il problema<br />

della con<strong>di</strong>visione <strong>di</strong> spazi <strong>di</strong> lavoro,<br />

con soluzioni talvolta improvvisate.<br />

Cristina Rossi-Lamastra, docente <strong>di</strong><br />

Business Industrial Economics del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Ingegneria Gestionale<br />

(DIG), e Andrea Ciaramella, docente <strong>di</strong><br />

Tecnologia dell'Architettura presso il<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Architettura, Ingegneria<br />

delle costruzioni e Ambiente Costruito<br />

(ABC), Chiara Tagliaro, ricercatrice postdoc<br />

<strong>di</strong> ABC e Massimo G. Colombo,<br />

docente <strong>di</strong> Impren<strong>di</strong>torialità e Finanza<br />

Impren<strong>di</strong>toriale al DIG, hanno avviato<br />

un progetto <strong>di</strong> ricerca per analizzare<br />

il modo in cui questi spazi vengono<br />

utilizzati e sud<strong>di</strong>visi e come impattano<br />

sulla produttività nel lavoro. Il progetto<br />

è il cuore della tesi <strong>di</strong> dottorato<br />

<strong>di</strong> Alessandra Migliore, che ha una<br />

borsa <strong>di</strong> dottorato inter<strong>di</strong>partimentale<br />

tra DIG e ABC.<br />

«Partiamo da alcune premesse:<br />

sappiamo che la produttività del<br />

lavoro <strong>di</strong>pende da molti fattori. Tra<br />

questi c’è la qualità dello spazio <strong>di</strong><br />

lavoro», commenta Rossi Lamastra,<br />

«Sappiamo inoltre che gli stereotipi <strong>di</strong><br />

genere impattano sul ragionamento<br />

razionale e hanno un effetto misurabile<br />

sull’allocazione delle risorse e che,<br />

durante le crisi economiche <strong>di</strong> qualsiasi<br />

origine, i gruppi <strong>di</strong> potere minoritario<br />

(cioè i soggetti più vulnerabili) sono<br />

quelli più colpiti. Con queste premesse,<br />

vogliamo misurare se e come la<br />

produttività delle donne lavoratrici<br />

sia cambiata durante la pandemia<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, e se questo <strong>di</strong>penda dalla<br />

sud<strong>di</strong>visione degli spazi domestici<br />

durante il lavoro da casa: le donne<br />

hanno in effetti usufruito <strong>di</strong> spazi<br />

meno idonei al lavoro? Hanno subito<br />

più <strong>di</strong>strazioni (per esempio avendo<br />

maggiori compiti <strong>di</strong> cura)? In caso<br />

affermativo, da cosa <strong>di</strong>pende la scelta<br />

<strong>di</strong> sud<strong>di</strong>visione degli spazi e come<br />

ha impattato sulla produttività delle<br />

lavoratrici?».<br />

Nella prima fase dello stu<strong>di</strong>o, il<br />

gruppo <strong>di</strong> ricerca ha somministrato<br />

un questionario a oltre 50 mila<br />

docenti universitari italiani. «La<br />

scelta <strong>di</strong> iniziare l’indagine con la<br />

popolazione accademica <strong>di</strong>pende<br />

dalla necessità <strong>di</strong> avere un gruppo<br />

omogeneo, interamente contattabile<br />

e le cui risposte fossero confrontabili<br />

tra loro. Stimiamo <strong>di</strong> avere circa 10<br />

mila risposte». Dei risultati <strong>di</strong> questa<br />

prima fase <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>o ci sono già: «Uno<br />

dei primi obiettivi della ricerca è quello<br />

<strong>di</strong> verificare se e come sono cambiati<br />

i mo<strong>di</strong> e gli spazi <strong>di</strong> lavoro dopo il<br />

lockdown. La ricerca vuole verificare<br />

quanto un cambiamento spaziale -<br />

da quello on-campus a quello offcampus<br />

- possa influenzare l'attività<br />

<strong>di</strong> ricerca degli accademici italiani.<br />

Dalle prime evidenze si evince quanto<br />

lo spazio domestico, non pronto<br />

ad accogliere l'attività lavorativa<br />

per molti dei rispondenti, abbia<br />

mo<strong>di</strong>ficato le abitu<strong>di</strong>ni dell'attività <strong>di</strong><br />

ricerca, <strong>di</strong>venuta in generale molto<br />

66

meno collaborativa. Questa negoziazione<br />

tra spazio e attività, ci chie<strong>di</strong>amo, è<br />

accettabile per i ricercatori italiani?».<br />

Alessandra Migliore, aggiunge:<br />

«L'indagine è stata aperta il 24<br />

Luglio e conclusa il 24 Settembre,<br />

abbiamo inviato il questionario a<br />

52,630 professori strutturati italiani<br />

e abbiamo ottenuto 8,184 riposte<br />

utilizzabili per gli scopi della ricerca<br />

(tasso <strong>di</strong> risposta 15,55%)».<br />

L’indagine produrrà dunque un report<br />

<strong>di</strong> statistiche descrittive sugli spazi <strong>di</strong><br />

lavoro della popolazione accademica<br />

italiana e su come <strong>di</strong>fferiscono lungo<br />

<strong>di</strong>verse <strong>di</strong>mensioni: genere, età, ruolo,<br />

red<strong>di</strong>to, area geografica ecc. I dati<br />

saranno la base per articoli scientifici.<br />

Tra gli obiettivi del progetto c’è quello<br />

<strong>di</strong> in<strong>di</strong>viduare buone pratiche da<br />

con<strong>di</strong>videre con le università italiane<br />

per ulteriori riflessioni ed elaborare<br />

proposte <strong>di</strong> policy. La ricerca svilupperà<br />

un'analisi rigorosa dei dati: dai risultati<br />

si vogliono costruire non solo delle<br />

buone pratiche per il lavoro del futuro<br />

ma anche delle linee guida per i<br />

campus universitari <strong>di</strong> domani. Una<br />

delle domande a cui l’indagine conta<br />

<strong>di</strong> rispondere è la seguente: quali<br />

spazi le università dovranno avere per<br />

supportare l'attività dei ricercatori?<br />

La seconda fase del lavoro prevede <strong>di</strong><br />

estendere l’indagine ad altre categorie<br />

<strong>di</strong> lavoratori. «Ci sono alcune criticità<br />

che <strong>di</strong>pendono soprattutto dalla<br />

<strong>di</strong>sponibilità dei dati. Abbiamo alcune<br />

indagini pilot svolte in collaborazione<br />

con alcune imprese lombarde, ma i<br />

dati sono per ora insufficienti a fare<br />

un’analisi rigorosa. Stiamo stu<strong>di</strong>ando<br />

come accedere a dati che ci consentano<br />

<strong>di</strong> avere analisi solide e <strong>di</strong>saggregate per<br />

settore, area geografica, caratteristiche<br />

dei lavoratori e delle lavoratrici». Anche<br />

qui, Alessandra Migliore ci anticipa<br />

alcuni dati emersi: «L’analisi svolta<br />

in collaborazione con una grande<br />

impresa italiana, pur coinvolgendo<br />

una popolazione ridotta, ha mostrato<br />

come il lavoro da casa sia rimasto<br />

prevalente (anche se dopo il lockdown<br />

un parziale ritorno in ufficio era stato<br />

possibile). In questo caso i <strong>di</strong>pendenti<br />

hanno apprezzato l'esperienza del<br />

lavoro da casa in termini <strong>di</strong> bilancio<br />

vita-lavoro e produttività, mostrando<br />

però gravissime per<strong>di</strong>te in termini<br />

efficacia dell'attività collaborativa,<br />

socialità, comunicazione informale<br />

e tacita. Le case hanno dovuto<br />

adattarsi, gli spazi <strong>di</strong> lavoro sono stati<br />

prevalentemente con<strong>di</strong>visi con gli altri<br />

membri del nucleo familiare. Stiamo<br />

cercando <strong>di</strong> coinvolgere altre imprese<br />

per avere una base dati più ampia e<br />

maggiormente affidabile»<br />

Infine, vien da chiedersi come sia stato<br />

lavorare ad uno stu<strong>di</strong>o incentrato sugli<br />

spazi <strong>di</strong> lavoro e sulla produttività,<br />

mentre anche voi stessi vivevate in<br />

una con<strong>di</strong>zione atipica <strong>di</strong> lavoro.<br />

Rossi-Lamastra conclude: «Abbiamo<br />

colto l'opportunità <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are il<br />

modo <strong>di</strong> fare ricerca degli accademici<br />

(spesso tralasciato nell'ambito in<br />

precedenti stu<strong>di</strong>, soprattutto in<br />

ambito spaziale). L'attività <strong>di</strong> ricerca<br />

ci è sembrata essere l'attività che più<br />

ha subito un impatto dalla situazione<br />

spaziale dopo il lockdown».<br />

67

3 RICERCA<br />

#Supercomputing #VirtualScreening #HPC<br />

È STATO TROVATO UN FARMACO<br />

CANDIDATO A CONTRASTARE<br />

IL VIRUS SARS-COV-2,<br />

RESPONSABILE DELLA <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

Si tratta del Raxilofene ed è stato in<strong>di</strong>viduato grazie al progetto<br />

europeo Exsacalte4CoV, con la collaborazione <strong>di</strong> <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong>, Dompé Farmaceutici, Cineca e altri 15 partner in tutta Europa<br />

GIANLUCA PALERMO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Elettronica<br />

Exscalate4CoV è il progetto europeo<br />

coor<strong>di</strong>nato da Dompé Farmaceutici<br />

che usa la più veloce piattaforma per<br />

la ricerca farmacologica al mondo,<br />

realizzata con la collaborazione dei<br />

docenti Gianluca Palermo e Cristina<br />

Silvano del Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>. La piattaforma<br />

CRISTINA SILVANO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumna Ingegneria<br />

Elettronica<br />

EXSCALATE (EXaSCale smArt pLatform<br />

Against paThogEns) è in grado <strong>di</strong><br />

selezionare da un vastissimo archivio<br />

<strong>di</strong> circa 500 miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong> molecole<br />

quelle che verificano determinati<br />

requisiti <strong>di</strong> compatibilità con il virus<br />

SARS-CoV-2. In che modo? Grazie ai<br />

supercomputer del CINECA, i ricercatori<br />

hanno potuto analizzare oltre 10 mila<br />

molecole <strong>di</strong> farmaci, identificando nel<br />

Raxilofene quello più promettente per<br />

inibire la replicazione del coronavirus<br />

all’interno delle cellule umane. I<br />

test in vitro hanno confermato i<br />

risultati elaborati dalla piattaforma.<br />

Il Raxilofene, utilizzato da anni contro<br />

l’osteoporosi, è ben tollerato dal corpo<br />

umano: questo consentirà <strong>di</strong> passare<br />

velocemente alla fase <strong>di</strong> test clinici su<br />

pazienti affetti da <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>.<br />

«Una delle fasi computazionalmente<br />

più complesse per il progetto è stata<br />

la modellizzazione 3D delle proteine<br />

del virus, che era sconosciuto fino a<br />

pochi mesi fa», commenta Palermo.<br />

«Adesso abbiamo un buon modello<br />

e la piattaforma Exscalate è in grado<br />

<strong>di</strong> confrontarlo con oltre 500 miliar<strong>di</strong><br />

<strong>di</strong> molecole in poche settimane,<br />

in<strong>di</strong>viduando le più promettenti: cioè<br />

quelle in grado <strong>di</strong> incastrarsi bene con<br />

le “tasche” presenti nelle proteine,<br />

in modo da inibirne o impe<strong>di</strong>rne la<br />

replicazione».<br />

La prima fase del progetto può<br />

considerarsi conclusa con l'avvio dello<br />

stu<strong>di</strong>o clinico. La sperimentazione<br />

del farmaco sull'uomo ha infatti<br />

appena finito l'iter <strong>di</strong> approvazione<br />

e da fine ottobre le strutture IRCSS<br />

Lazzaro Spallanzani <strong>di</strong> Roma e IRCSS<br />

Humanitas <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> coinvolgeranno<br />

fino a 450 pazienti. Nella seconda<br />

fase del progetto verranno analizzate<br />

quasi 500 miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong> molecole, molte<br />

68

<strong>di</strong> queste mai usate e non presenti in<br />

natura. In attesa dei risultati, se uno o<br />

più <strong>di</strong> questi composti si riveleranno<br />

interessanti, passare alla fase clinica<br />

non sarà così veloce: i test per verificare<br />

che una molecola non sia tossica per<br />

l’uomo possono richiedere tra i 5 e i<br />

10 anni. Proprio per questa ragione, il<br />

progetto ha dato priorità all’analisi <strong>di</strong><br />

farmaci già in uso per altre patologie.<br />

Immagini: © Exscalate<br />

Proprio in questi giorni il progetto ha<br />

in corso il più grande esperimento<br />

al mondo <strong>di</strong> screening virtuale<br />

<strong>di</strong> molecole. L'esperimento, che<br />

coinvolge in prima fila il team <strong>di</strong><br />

ricerca del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, sarà<br />

portato avanti usando per intero i due<br />

supercomputer più potenti d'Europa:<br />

il sistema HPC5 <strong>di</strong> ENI e il sistema<br />

Marconi-100 del CINECA. 70miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong><br />

molecole valutate in 15 siti attivi <strong>di</strong> 12<br />

proteine del SARS-CoV-2, per un totale<br />

<strong>di</strong> oltre mille miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong> valutazioni.<br />

Questo numero è ben oltre i "soli" 2<br />

miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong> valutazioni fatti su singola<br />

proteina con lo stesso scopo negli<br />

Stati Uniti all'OakRidge National Lab,<br />

usando il secondo supercomputer<br />

più potente al mondo, e il miliardo<br />

valutato dallo stesso team <strong>di</strong> lavoro<br />

DOMPE-POLIMI-CINECA contro il virus<br />

Zika, che già erano stati considerati<br />

esperimenti unici.<br />

«La piattaforma EXSCALATE ha come<br />

caratteristica peculiare quello <strong>di</strong><br />

essere pensata sin dall'inizio per<br />

situazioni come quella che stiamo<br />

vivendo in questo momento, nel quale<br />

è necessario poter fare del calcolo<br />

d'urgenza con una velocità che solo i<br />

supercomputer possono raggiungere.<br />

Oggi stiamo facendo in pochi giorni<br />

un esperimento che solo lo scorso<br />

anno avrebbe richiesto decine <strong>di</strong> mesi»<br />

commenta Palermo.<br />

La strategia <strong>di</strong> Dompè farmaceutici nel<br />

creare questo team multi<strong>di</strong>sciplinare è<br />

risultata una strategia vincente, perchè<br />

permette la continua collaborazione<br />

per lo sviluppo della piattaforma<br />

EXSCALATE da parte del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong> e <strong>di</strong> CINECA in tutte le sue fasi<br />

permettendo <strong>di</strong> accelerare il processo<br />

computazionale per la ricerca <strong>di</strong> nuovi<br />

farmaci e massimizzarne l’efficienza<br />

sui supercalcolatori <strong>di</strong> nuova<br />

generazione. «Questa è però solo la<br />

sfida computazionale che ci coinvolge<br />

in prima persona e che ci inebria per<br />

l'unicità del lavoro, ma non meno<br />

importane è il passo successivo che<br />

rende non fine a se stessa la ricerca<br />

fatta. I dati prodotti dalla simulazione<br />

verranno analizzati da Dompé<br />

farmaceutici per identificare molecole<br />

interessanti eventualmente attive su<br />

più proteine, ed inoltre verranno resi<br />

<strong>di</strong>sponibili alla comunità scientifica».<br />

Grazie ai recenti investimenti decisi<br />

dall’Italia e dall’Europa, in ottobre è<br />

stato annunciato che il prossimo anno<br />

presso il CINECA verrà installato un<br />

nuovo supercomputer, Leonardo, che<br />

dovrebbe raggiungere i 250 milioni<br />

<strong>di</strong> miliar<strong>di</strong> <strong>di</strong> calcoli al secondo<br />

(petaflop), 10 volte quella attuale.<br />

Il team del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> è<br />

già pronto per questa nuova sfida,<br />

anche grazie ad un nuovo progetto<br />

europeo LIGATE (LIgand Generator AT<br />

Exsascale), che vedrà nuovamente la<br />

compagine DOMPE - POLIMI - CINECA<br />

affiancati per altri 3 anni.<br />

69

#Polichina<br />

#Chemistry<br />

3 RICERCA<br />

POLICHINA:<br />

IL LIQUIDO IGIENIZZANTE<br />

MADE IN POLITECNICO, OLTRE<br />

100 MILA LITRI IN DUE MESI<br />

Mariapia Pedeferri, <strong>di</strong>rettore del Dipartimenti <strong>di</strong> Chimica, Materiali e<br />

Ingegneria Chimica "Giulio Natta”, ci racconta in questo articolo a sua<br />

firma, l’esperienza <strong>di</strong> aprile e maggio <strong>2020</strong> all’interno dei laboratori del Poli<br />

MARIAPIA PEDEFERRI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Chimica,<br />

Materiali e Ingegneria<br />

Chimica "Giulio Natta"<br />

Alumna e PhD Ingegneria<br />

Chimica<br />

«Polichina nasce ai primi <strong>di</strong> marzo,<br />

quando comincia la fase 1 del lockdown»,<br />

racconta Mariapia Pedeferri, «l’11 marzo<br />

abbiamo miscelato i primi componenti,<br />

poche centinaia <strong>di</strong> litri, definiti dalla<br />

ricetta dell’OMS per produrre soluzione<br />

igienizzante per le mani: alcool etilico<br />

denaturato e acqua ossigenata, i<br />

componenti attivi, glicerolo, per rendere<br />

la soluzione meno aggressiva per la<br />

pelle, e acqua depurata».<br />

In totale abbiamo prodotto oltre<br />

100 mila litri tra l’11 marzo e il 7<br />

maggio: abbiamo iniziato a lavorare<br />

in un piccolo laboratorio <strong>di</strong> ricerca<br />

nel campus Leonardo, ma già dalla<br />

seconda settimana <strong>di</strong> produzione è<br />

stato necessario spostarci al campus<br />

Mancinelli per costruire un impianto <strong>di</strong><br />

produzione più grande. Abbiamo usato<br />

il laboratorio degli studenti, dove, <strong>di</strong><br />

solito, fanno la parte sperimentale<br />

dei corsi <strong>di</strong> chimica, e che era vuoto<br />

a causa del lockdown. Una delle<br />

maggiori <strong>di</strong>fficoltà dello scale-up<br />

è stata che eravamo attrezzati con<br />

pompe che avevano una portata da<br />

laboratorio, non certo i 100 l/h delle<br />

pompe che sono poi state utilizzate<br />

dalla seconda settimana in poi,<br />

quando abbiamo raggiunto volumi <strong>di</strong><br />

produzione <strong>di</strong> scala industriale.<br />

Abbiamo donato la Polichina agli enti<br />

pubblici che ne hanno fatto richiesta:<br />

protezione civile, comuni, ospedali,<br />

Regione Lombar<strong>di</strong>a, carceri e tante<br />

altre realtà. Abbiamo avuto richieste<br />

anche da Bergamo e Codogno, e ci<br />

ha molto toccati l’idea <strong>di</strong> essere stati<br />

utili in situazioni così drammatiche.<br />

Questo ci rende molto orgogliosi.<br />

Tanti hanno collaborato de<strong>di</strong>cando a<br />

questo progetto tempo e energie: dal<br />

personale tecnico ai docenti, ricercatori,<br />

dottoran<strong>di</strong> e assegnisti, che sono una<br />

grande risorsa del Poli. Il <strong>Politecnico</strong> ha<br />

sostenuto il grosso delle spese, anche<br />

grazie al sostegno economico degli<br />

<strong>Alumni</strong>. Un contributo importante è<br />

stato dato dall’Agenzia delle Dogane<br />

e dei Monopoli. L’alcool denaturato<br />

ha delle accise importanti, ADM ha<br />

acconsentito alla loro rimozione per<br />

una quantità <strong>di</strong> alcool fino a 5000<br />

litri al giorno. Anche i fornitori <strong>di</strong><br />

alcool hanno contribuito in modo<br />

sostanziale, provvedendo <strong>di</strong>rettamente<br />

alla denaturazione con l’aggiunta <strong>di</strong><br />

glicerolo. L’impianto in Mancinelli si<br />

è poi occupato della miscelazione <strong>di</strong><br />

tutti gli ingre<strong>di</strong>enti in totale sicurezza: i<br />

volumi <strong>di</strong> alcool consegnati la mattina<br />

venivano miscelati e la Polichina<br />

prodotta e consegnata nell’arco <strong>di</strong> una<br />

stessa giornata.<br />

70

Abbiamo donato<br />

la Polichina agli<br />

enti pubblici<br />

che ne hanno<br />

fatto richiesta:<br />

protezione civile,<br />

comuni, ospedali,<br />

Regione Lombar<strong>di</strong>a,<br />

carceri e tante<br />

altre realtà.<br />

Abbiamo avuto<br />

richieste anche<br />

da Bergamo e<br />

Codogno, e ci<br />

ha molto toccati<br />

l’idea <strong>di</strong> essere<br />

stati utili in<br />

situazioni così<br />

drammatiche.<br />

Il proce<strong>di</strong>mento è abbastanza<br />

semplice. Le <strong>di</strong>fficoltà sono state <strong>di</strong><br />

tipo organizzativo e brillantemente<br />

risolte grazie alle competenze <strong>di</strong> una<br />

quarantina <strong>di</strong> persone, che si sono<br />

alternate in laboratorio e, sempre per<br />

ragioni <strong>di</strong> sicurezza, si sono alternate<br />

in piccoli gruppi. Il <strong>di</strong>partimento è<br />

rimasto aperto quasi tutti i giorni<br />

nel periodo della fase 1. Abbiamo<br />

girato un video tutorial online che<br />

spiega come costruire un impianto<br />

pilota a chiunque desideri produrre<br />

questo liquido igienizzante, anche in<br />

con<strong>di</strong>zioni <strong>di</strong> <strong>di</strong>fficoltà, con capacità<br />

e volumi che possono raggiungere<br />

un picco <strong>di</strong> 7000 litri al giorno,<br />

come abbiamo fatto noi. Risvolto<br />

interessante: il video è doppiato in<br />

una decina <strong>di</strong> lingue, sempre grazie<br />

ai dottoran<strong>di</strong>, specialmente quelli<br />

internazionali, che hanno lavorato per<br />

tradurlo nelle proprie lingue. Dopo<br />

la fine della fase 1, i <strong>di</strong>partimenti si<br />

sono ripopolati e la necessità esterna<br />

è calata; oggi stiamo continuando a<br />

produrre Polichina per uso interno al<br />

<strong>Politecnico</strong> e i laboratori sono tornati<br />

a svolgere il loro ruolo nelle normali<br />

attività <strong>di</strong> ricerca.<br />

71

3 RICERCA<br />

#Bioengineering #Target #Antiviral #Vaccine #PreclinicalTesting<br />

COME ACCELERARE<br />

LA SCOPERTA DI VACCINI<br />

CONTRO IL CORONAVIRUS?<br />

Alcuni strumenti <strong>di</strong> bioingegneria sviluppati al <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> dal gruppo della prof. Manuela Raimon<strong>di</strong> potrebbero<br />

accelerare il processo senza rischi per la salute dei pazienti<br />

MANUELA RAIMONDI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Chimica,<br />

Materiali e Ingegneria<br />

Chimica "Giulio Natta"<br />

Alumna Ingegneria Meccanica<br />

e PhD in Bioingegneria<br />

Una review recentemente pubblicata<br />

su Theranostics fornisce un quadro<br />

generale <strong>di</strong> aggiornamento sugli<br />

strumenti <strong>di</strong> modellizzazione con<br />

cellule, che fanno luce sui meccanismi<br />

<strong>di</strong> infezione dovuta al virus SARS-<br />

CoV-2 e potrebbero anche essere<br />

usati per accelerare lo sviluppo <strong>di</strong><br />

vaccini e trattamenti terapeutici anti-<br />

<strong>COVID</strong>. La review è firmata dalla prof.<br />

Manuela Raimon<strong>di</strong> e dal suo team al<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Chimica, Materiali e<br />

Ingegneria Chimica “Giulio Natta” del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, in collaborazione<br />

con la prof. Stephana Carelli del Centro<br />

<strong>di</strong> Ricerca Pe<strong>di</strong>atrico, Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Scienze Biome<strong>di</strong>che e Cliniche “L.<br />

Sacco”, Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>.<br />

Sviluppare vaccini e agenti terapeutici<br />

è un processo lungo che comporta<br />

numerose sfide. Ad esempio, un<br />

vaccino utilizzabile sugli esseri umani<br />

può richiedere, dall’idea alla sua<br />

commercializzazione, oltre quin<strong>di</strong>ci<br />

anni <strong>di</strong> sviluppo. In generale, la ricerca<br />

per lo sviluppo <strong>di</strong> me<strong>di</strong>cinali ha un<br />

tasso <strong>di</strong> fallimento del 99,9% perché<br />

l’efficacia misurata in vitro non è quasi<br />

mai confermata nell’animale.<br />

Nuovi strumenti <strong>di</strong> modellizzazione<br />

potrebbero sostituire le fasi <strong>di</strong><br />

sperimentazione pre-clinica sia in vitro<br />

che in vivo: per esempio, con l’uso<br />

<strong>di</strong> supporti 3D per colture cellulari,<br />

camere microflui<strong>di</strong>che per la cultura <strong>di</strong><br />

organoi<strong>di</strong> e la microscopia intravitale<br />

nell’animale. Alcuni strumenti <strong>di</strong><br />

ricerca sviluppati negli ultimi <strong>di</strong>eci anni<br />

da Raimon<strong>di</strong> hanno proprio questo<br />

obiettivo: si tratta <strong>di</strong> nicchie artificiali<br />

per la coltura <strong>di</strong> cellule staminali,<br />

bioreattori microflui<strong>di</strong>ci per la coltura<br />

<strong>di</strong> tessuti, e finestre miniaturizzate per<br />

la microscopia intravitale nell’animale<br />

(ne abbiamo parlato nel numero 6 <strong>di</strong><br />

<strong>MAP</strong> a pagina 32). Il progetto relativo<br />

alle finestre intravitali ha appena vinto<br />

un prestigioso finanziamento europeo,<br />

su bando Horizon <strong>2020</strong> "FET OPEN", per<br />

un progetto denominato IN2SIGHT, del<br />

quale il <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> è la prima<br />

più importante unità operativa.<br />

Raimon<strong>di</strong> ha messo a punto un modello<br />

<strong>di</strong> linfonodo, ingegnerizzato all’interno<br />

<strong>di</strong> un bioreattore miniaturizzato<br />

otticamente accessibile chiamato<br />

“MOAB” e già commercializzato da<br />

una società spin-off del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong><br />

<strong>Milano</strong> co-fondata da Raimon<strong>di</strong>, MOAB<br />

Research, che consente <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are<br />

meccanismi <strong>di</strong> immunizzazione come<br />

quelli prodotti dai vaccini. Questi<br />

strumenti <strong>di</strong> ricerca aprono scenari<br />

concreti per uno sviluppo più rapido<br />

delle terapie anti-<strong>COVID</strong>, senza rischi<br />

per la salute dei pazienti, e potrebbero<br />

anche sostituire gran parte della<br />

ricerca preclinica attualmente condotta<br />

su animale.<br />

Leggi la review su Theranostics<br />

72

#ComplexSystems<br />

#Resilience<br />

LA CURVA DEL RECUPERO<br />

Un nuovo metodo per analizzare il processo <strong>di</strong> crescita e riduzione<br />

del tasso <strong>di</strong> infezione dovuto alla pandemia <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>, per stimare<br />

i tempi <strong>di</strong> recupero<br />

ENRICO ZIO<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Energia<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Nucleare e PhD<br />

Un articolo a firma del prof. Enrico<br />

Zio (DENG, <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>) in<br />

collaborazione con il Dr. Romney B.<br />

Duffey (Idaho Falls, ID, USA) è stato<br />

recentemente pubblicato sulla rivista<br />

scientifica internazionale Safety<br />

Science. I due ricercatori hanno<br />

stu<strong>di</strong>ato il processo <strong>di</strong> crescita e<br />

riduzione del tasso <strong>di</strong> infezione dovuto<br />

alla pandemia <strong>di</strong> coronavirus.<br />

Nell’articolo viene descritto un<br />

originale approccio basato sulla fisica<br />

statistica che consente <strong>di</strong> prevedere<br />

i tempi caratteristici del processo <strong>di</strong><br />

trasmissione del virus e la traiettoria<br />

del tasso <strong>di</strong> infezione, in relazione<br />

alle contromisure applicate nelle<br />

<strong>di</strong>verse regioni del mondo. Il tasso<br />

<strong>di</strong> infezione è preso come metrica<br />

della quale seguire l’evoluzione per<br />

verificare l’efficacia delle contromisure<br />

adottate per controllare la <strong>di</strong>ffusione<br />

della pandemia. L’analisi è basata<br />

sulla teoria dell’appren<strong>di</strong>mento, con<br />

basi cognitive e <strong>di</strong> fisica statistica,<br />

che viene applicata per la prima<br />

volta per caratterizzare la risposta<br />

sociale alla pandemia a livello globale.<br />

L’applicazione della teoria ai dati<br />

pubblicamente <strong>di</strong>sponibili consente<br />

<strong>di</strong> in<strong>di</strong>viduare la curva <strong>di</strong> recupero <strong>di</strong><br />

vali<strong>di</strong>tà universale che corrisponde al<br />

processo <strong>di</strong> appren<strong>di</strong>mento sociale per<br />

la riduzione del rischio.<br />

Il confronto dei risultati dell’applicazione<br />

del metodo ai dati <strong>di</strong>sponibili<br />

evidenzia come la <strong>di</strong>ffusione del virus<br />

e l’andamento del tasso <strong>di</strong> infezione<br />

associato seguano leggi matematiche<br />

comuni a tutte le regioni prese in esame.<br />

L’analisi consente <strong>di</strong> valutare gli effetti<br />

dei <strong>di</strong>versi meto<strong>di</strong> adottati per la<br />

mitigazione della pandemia, come<br />

l’isolamento sociale e i lockdown, e <strong>di</strong><br />

fare previsioni relativamente al tempo<br />

necessario per raggiungere tassi <strong>di</strong><br />

infezione socialmente accettabili.<br />

I risultati dell’analisi possono fornire<br />

in<strong>di</strong>cazioni utili per la valutazione<br />

della pandemia in relazione a fattori<br />

che ne influenzano lo sviluppo, incluso<br />

le con<strong>di</strong>zioni ambientali, sociali e<br />

sanitarie della regione <strong>di</strong> interesse,<br />

e per l’in<strong>di</strong>viduazione <strong>di</strong> adeguate<br />

misure <strong>di</strong> mitigazione e controllo, e<br />

relative contromisure da adottare,<br />

mantenere o eliminare.<br />

Leggi l'articolo completo<br />

su Science Direct<br />

73

#Mask<br />

#Testing<br />

LE MASCHERINE DI PROTEZIONE<br />

DALL’AEROSPAZIO<br />

3 RICERCA<br />

In pieno lockdown, tre laboratori del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> erano<br />

in piena attività: si testavano e selezionavano i materiali più idonei<br />

per creare delle mascherine protettive <strong>di</strong> alta qualità, in accordo<br />

con la regione Lombar<strong>di</strong>a. A raccontarci quei giorni, Giuseppe Sala,<br />

<strong>di</strong>rettore del Dipartimento <strong>di</strong> Scienze e Tecnologie Aerospaziali<br />

e a capo del team <strong>di</strong> lavoro del progetto Polimascherine<br />

GIUSEPPE SALA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Scienze<br />

e Tecnologie Aerospaziali<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Aeronautica<br />

12 marzo <strong>2020</strong>: nell’Aula Magna<br />

del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> si sta<br />

tenendo quella che si rivelerà essere<br />

l’ultima riunione in presenza prima<br />

del lockdown. Tra i partecipanti<br />

c’è Giuseppe Sala, <strong>di</strong>rettore del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Scienze e Tecnologie<br />

Aerospaziali, che viene convocato<br />

dalla segreteria del rettore. Ferruccio<br />

Resta quel giorno gli comunica<br />

che: “Come <strong>Politecnico</strong> abbiamo<br />

concordato un’iniziativa congiunta con<br />

Regione Lombar<strong>di</strong>a per canalizzare<br />

la produzione <strong>di</strong> mascherine<br />

chirurgiche efficienti da <strong>di</strong>stribuire<br />

alla popolazione. Hanno bisogno <strong>di</strong><br />

in<strong>di</strong>viduare i produttori <strong>di</strong> materia<br />

prima e garantire la qualità del<br />

prodotto in maniera terza, da parte <strong>di</strong><br />

una istituzione scientifica affidabile,<br />

alfine <strong>di</strong> creare una filiera industriale<br />

che <strong>di</strong>a un prodotto con adeguate<br />

caratteristiche qualitative per far fronte<br />

all’emergenza <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>”. A stretto<br />

giro sul sito <strong>di</strong> Regione Lombar<strong>di</strong>a<br />

viene pubblicato un invito rivolto alle<br />

aziende trasformatrici e produttrici<br />

per sottoporre i propri materiali<br />

al <strong>Politecnico</strong>. In poco tempo, ai<br />

laboratori del <strong>Politecnico</strong> giungono<br />

più <strong>di</strong> 1800 campioni provenienti da<br />

gran<strong>di</strong> e piccole aziende del settore<br />

tessile, ma non solo. In quel momento<br />

molte aziende, infatti, decidono <strong>di</strong><br />

convertire la propria produzione a<br />

favore delle mascherine. Poliestere,<br />

cotone, polipropilene, sono tra i<br />

materiali da esaminare. «Già dal 14<br />

marzo abbiamo iniziato a lavorare<br />

al progetto Polimascherine», ricorda<br />

Giuseppe Sala. «L’attività <strong>di</strong> testing<br />

comprendeva cinque <strong>di</strong>versi tipi <strong>di</strong><br />

prove, che comportavano l’attivazione<br />

<strong>di</strong> <strong>di</strong>versi laboratori <strong>di</strong>stribuiti su<br />

tre <strong>di</strong>partimenti: il Dipartimento <strong>di</strong><br />

Scienze e Tecnologie Aerospaziali,<br />

il Dipartimento <strong>di</strong> Energia e il<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Chimica Giulio Natta.<br />

Il primo test era <strong>di</strong> pertinenza del<br />

laboratorio del Dipartimento <strong>di</strong> Scienze<br />

e Tecnologie Aerospaziali e valutava<br />

le caratteristiche dei materiali, la loro<br />

organizzazione e struttura attraverso<br />

il microscopio elettronico». Nello<br />

specifico, questa prova consisteva in<br />

un’analisi con il microscopio elettronico<br />

a scansione (SEM) ed era volta a<br />

misurare il <strong>di</strong>ametro delle microfibre<br />

(pochi micron), nonché la loro giacitura<br />

e organizzazione, essendo queste<br />

caratteristiche decisive per conferire al<br />

materiale effettiva capacità filtrante.<br />

Dei 1800 campioni, solo 400 vengono<br />

ammessi al secondo test sulla<br />

capacità fluido<strong>di</strong>namica e traspirante<br />

dei materiali, sempre <strong>di</strong> pertinenza<br />

del <strong>di</strong>partimento <strong>di</strong>retto da Sala. Il<br />

materiale da valutare veniva <strong>di</strong>sposto<br />

a mo’ <strong>di</strong> <strong>di</strong>aframma in una tubazione<br />

74

75

percorsa da un flusso d’aria a portata<br />

controllata», <strong>di</strong>ce Sala. «La <strong>di</strong>fferenza<br />

tra i valori <strong>di</strong> pressione misurati<br />

a monte e a valle del <strong>di</strong>aframma<br />

permetteva <strong>di</strong> valutare la traspirabilità<br />

del materiale, ovvero la sua capacità <strong>di</strong><br />

consentire una respirazione più o meno<br />

facile a chi indossa la mascherina».<br />

La terza prova, svolta presso il<br />

laboratorio del Dipartimento <strong>di</strong> Energia,<br />

era il test <strong>di</strong> efficienza della filtrazione<br />

<strong>di</strong> particolato (PFE), che valuta quanto<br />

i tessuti siano in grado <strong>di</strong> filtrare le<br />

particelle submicroniche trasportate<br />

tramite aerosol. «Il materiale in prova»,<br />

spiega Sala, «veniva fatto attraversare<br />

da un aerosol <strong>di</strong> goccioline fluide<br />

<strong>di</strong> <strong>di</strong>ametro submicronico. Abbiamo<br />

misurato la quantità <strong>di</strong> goccioline<br />

(droplets) che erano riuscite a passare.<br />

L’efficienza filtrante veniva misurata<br />

come rapporto tra le goccioline<br />

“partite” e le goccioline “fermate” dal<br />

materiale».<br />

Il quarto test, presso il Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Chimica "Giulio Natta", misurava<br />

l’efficienza della filtrazione batterica<br />

(BFE), ovvero la capacità del tessuto<br />

<strong>di</strong> fermare le particelle contenenti una<br />

carica virale <strong>di</strong> batteri. «Qui, il materiale<br />

in prova era attraversato prima da un<br />

flusso <strong>di</strong> goccioline inoculate da una<br />

popolazione batterica, che venivano<br />

poi raccolte per farne una coltura<br />

batterica per 48 ore e quantificarne<br />

infine l’eventuale proliferazione».<br />

L’ultimo test era quello <strong>di</strong> splashing,<br />

che mostrava il grado <strong>di</strong> resistenza del<br />

tessuto nel fermare un getto <strong>di</strong> fluido.<br />

«Questa prova», racconta Sala, «è stata<br />

fatta al laboratorio <strong>di</strong> propulsione<br />

spaziale, dove normalmente si<br />

occupano del modo in cui i razzi<br />

vengono propulsi per permettere i<br />

voli spaziali. Sono però attrezzati sia<br />

teoricamente, che sperimentalmente, a<br />

produrre flussi e getti <strong>di</strong> flui<strong>di</strong>, dunque<br />

hanno applicato la loro competenza a<br />

qualcosa d’insolito per quei laboratori:<br />

un fluido attraverso un tessuto». Poi,<br />

spiega bene la <strong>di</strong>namica del test: «Un<br />

getto <strong>di</strong> sangue artificiale», ovvero<br />

un fluido sintetico con le stesse<br />

caratteristiche fluido<strong>di</strong>namiche del<br />

sangue biologico, veniva <strong>di</strong>retto a<br />

velocità e pressione ben definite,<br />

verso un <strong>di</strong>aframma costituito<br />

dal materiale in prova. Si valutava<br />

quin<strong>di</strong> la capacità <strong>di</strong> quest’ultimo<br />

<strong>di</strong> impe<strong>di</strong>rne il passaggio. Direi che<br />

questo approccio è l’emblema del<br />

progetto Polimascherine, dove ogni<br />

<strong>di</strong>partimento aveva le competenze<br />

necessarie da applicare a problemi<br />

nuovi. Ed è una cosa che ho imparato<br />

al Poli: se hai bisogno <strong>di</strong> qualcuno per<br />

fare una certa cosa, qui lo trovi». Il 16<br />

«Abbiamo<br />

lavorato tutti<br />

a titolo volontario:<br />

dai docenti al<br />

reparto tecnico.<br />

E da nessuno ho<br />

ricevuto un rifiuto.<br />

Anche questo<br />

è il fattore Poli»<br />

76

giugno si è chiusa la fase <strong>di</strong> test, e solo<br />

15 dei materiali testati hanno avuto<br />

l’ok a procedere per essere inviati<br />

per la certificazione finale all’Istituto<br />

superiore <strong>di</strong> sanità.<br />

«A valle <strong>di</strong> questa pandemia, il<br />

Ministero dell’Università e della Ricerca<br />

ha avviato un bando per attività che<br />

propongono ricerche nell’ambito<br />

dello sviluppo <strong>di</strong> tecniche, materiali<br />

e <strong>di</strong>spositivi per contrastare il virus»,<br />

aggiunge Sala, «il mio <strong>di</strong>partimento<br />

ha avviato tre collaborazioni. La prima<br />

tra il <strong>Politecnico</strong> e il Dipartimento <strong>di</strong><br />

Psicologia dell’Università Bicocca. Due<br />

<strong>di</strong>scipline apparentemente lontane<br />

si propongono <strong>di</strong> analizzare quanto<br />

l’uso della mascherina <strong>di</strong>minuisca<br />

l’ossigenazione al cervello, abbassando<br />

<strong>di</strong> conseguenza la soglia <strong>di</strong> attenzione,<br />

la prontezza <strong>di</strong> riflessi e le capacità<br />

cognitive. Ciò è utile per quanti hanno<br />

lavori <strong>di</strong> responsabilità come, ad<br />

esempio, piloti e autisti. La seconda<br />

collaborazione è con il Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Microbiologia dell’Università Statale<br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> e si prefigge <strong>di</strong> valutare la<br />

capacità dei tessuti filtranti <strong>di</strong> fungere<br />

da barriera ad agenti patogeni. Infine,<br />

una collaborazione inter<strong>di</strong>partimentale,<br />

con i <strong>di</strong>partimenti <strong>di</strong> Elettronica<br />

e <strong>di</strong> Architettura, Ingegneria delle<br />

costruzioni e Ambiente costruito,<br />

per lo sviluppo <strong>di</strong> una poltrona per<br />

dentisti dotata <strong>di</strong> un sistema che<br />

aspiri imme<strong>di</strong>atamente l’aerosol.<br />

Stiamo partendo al contempo con<br />

progetti riguardanti lo smaltimento,<br />

le mascherine efficienti sono infatti<br />

costituite <strong>di</strong> microfibre <strong>di</strong> polimero,<br />

il peggior materiale dal punto <strong>di</strong><br />

vista dell’inquinamento. Quin<strong>di</strong><br />

stiamo pensando a soluzioni legate<br />

sia alla riciclabilità che a tecniche<br />

<strong>di</strong> sanificazioni che consentono<br />

<strong>di</strong> utilizzare i <strong>di</strong>spositivi per più<br />

tempo». Poi, pensando a quando<br />

tutto ha avuto inizio, Sala conclude:<br />

«Abbiamo lavorato per i tre mesi del<br />

lockdown a titolo volontario. Tutti,<br />

dai docenti al reparto tecnico. E da<br />

nessuno <strong>di</strong> loro ho ricevuto un rifiuto».<br />

Anche questo è il fattore Poli.<br />

77

#PrivacyPreservingGroupCommunication #5G<br />

#SecureMultipartyComputation<br />

#ContactTracing<br />

3 RICERCA<br />

SECURE MULTIPARTY<br />

COMPUTATION E 5G PER<br />

IDENTIFICARE I FOCOLAI<br />

Uno stu<strong>di</strong>o del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> pubblicato nella conferenza<br />

internazionale IEEE Global Communications descrive un possibile<br />

metodo: un contact tracing sicuro senza bisogno <strong>di</strong> scaricare app<br />

MASSIMO TORNATORE<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria delle<br />

Telecomunicazioni<br />

GIACOMO VERTICALE<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria delle<br />

Telecomunicazioni<br />

Da quando è scoppiata la pandemia<br />

<strong>di</strong> coronavirus, in tutto il mondo<br />

i paesi hanno attivato misure <strong>di</strong><br />

contenimento, come il lockdown, che<br />

hanno un alto costo sociale. In<strong>di</strong>viduare<br />

tempestivamente i focolai <strong>di</strong> contagio<br />

grazie al contact tracing potrebbe<br />

contribuire ad abbattere questo<br />

costo sociale.<br />

Il gruppo <strong>di</strong> ricerca del prof. Massimo<br />

Tornatore (Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>) e del prof<br />

Giacomo Verticale, in collaborazione<br />

con la prof. Silvia Giordano della<br />

Scuola Superiore Universitaria<br />

Professionale della Svizzera Italiana,<br />

in questi mesi si è occupato <strong>di</strong><br />

stu<strong>di</strong>are possibili applicazioni per una<br />

tecnologia <strong>di</strong> privacy preserving group<br />

communication, in grado <strong>di</strong> tracciare a<br />

tappeto i contatti e i contagi tutelando<br />

la privacy dei citta<strong>di</strong>ni. Del gruppo<br />

<strong>di</strong> ricerca che ha lavorato su questa<br />

tematica fanno parte anche Davide<br />

Andreoletti e Omran Ayoub, due post-doc.<br />

Il gruppo <strong>di</strong> ricerca si occupa da anni<br />

<strong>di</strong> privacy in ambiente <strong>di</strong> computazione<br />

con<strong>di</strong>visa, tema che oggi è <strong>di</strong> grande<br />

attualità. «In Italia, l’app Immuni per il<br />

contact tracing tutela la privacy, perché<br />

non si basa sulla geolocalizzazione<br />

mobile – spiega Tornatore. Un<br />

utente inserisce nell’app le proprie<br />

78

informazioni e attiva il Bluetooth;<br />

quando si trova in prossimità <strong>di</strong><br />

un’altra persona che ha l’app attiva, i<br />

due profili si scambiano un token che<br />

viene mandato a un server. Il token<br />

contiene unicamente informazioni sul<br />

contatto tra i due utenti, non sulla<br />

posizione al momento del contatto.<br />

Tuttavia, questo tipo <strong>di</strong> approccio ha<br />

un limite relativo alla sua capacità <strong>di</strong><br />

penetrazione. Per funzionare, l’app va<br />

anzitutto scaricata e quin<strong>di</strong> richiede<br />

un’azione da parte dei citta<strong>di</strong>ni che<br />

non tutti vogliono o possono fare; può<br />

avere problemi <strong>di</strong> compatibilità con<br />

alcuni modelli <strong>di</strong> cellulare e, in ogni<br />

caso, il Bluetooth è una funzione che<br />

consuma velocemente la batteria».<br />

Per fare contact tracing è necessario<br />

con<strong>di</strong>videre due tipi <strong>di</strong> informazione:<br />

l’informazione sanitaria (chi ha il<br />

virus?) e la localizzazione (dove si<br />

trovano i contagiati?). In Italia non<br />

esiste un’unica istituzione che conosca<br />

entrambe le informazioni: l’autorità<br />

sanitaria conosce l’identità degli<br />

infetti, mentre gli operatori mobili<br />

sanno dove si trovano le persone<br />

grazie alle informazioni trasmesse dai<br />

telefoni cellulari. I ricercatori hanno<br />

cercato <strong>di</strong> sviluppare un meccanismo<br />

che permetta automaticamente<br />

agli operatori <strong>di</strong> contribuire con<br />

l’informazione della posizione dei<br />

clienti e all’autorità <strong>di</strong> contribuire con<br />

l’informazione sugli infetti, tutelando<br />

però la privacy dei citta<strong>di</strong>ni. «Ciò<br />

che proponiamo non richiede che<br />

si scarichi alcuna app, non richiede<br />

alcuna azione aggiuntiva da parte<br />

dell’utente né <strong>di</strong> attivare alcuna<br />

funzionalità dello smartphone (nessun<br />

wifi, Bluetooth o GPS), quin<strong>di</strong> potrebbe<br />

avere una capacità <strong>di</strong> penetrazione<br />

molto superiore, funzionerebbe su tutti<br />

i cellulari e non creerebbe problemi<br />

<strong>di</strong> batteria», continua il ricercatore.<br />

«Abbiamo lavorato su una tecnologia<br />

<strong>di</strong> secure multiparty computation,<br />

con algoritmi crittografici in grado<br />

<strong>di</strong> prendere le due informazioni e<br />

confrontarle: una sorta <strong>di</strong> “somma” <strong>di</strong><br />

adden<strong>di</strong> cifrati che restituisce il risultato<br />

della somma non cifrata».<br />

Anche questo approccio ha un limite.<br />

Con la tecnologia 4G <strong>di</strong> cui <strong>di</strong>sponiamo al<br />

momento, il posizionamento degli utenti<br />

è nell’or<strong>di</strong>ne del centinaio <strong>di</strong> metri. «Per<br />

funzionare, questo tipo <strong>di</strong> architettura ha<br />

bisogno <strong>di</strong> poterli localizzare in un raggio<br />

<strong>di</strong> pochi metri. Lo stu<strong>di</strong>o ne ha però<br />

<strong>di</strong>mostrato la fattibilità in ambiente 5G»,<br />

conclude Tornatore.<br />

I risultati sono stati pubblicati<br />

nella conferenza internazionale<br />

IEEE Global Communications<br />

e il paper è già liberamente<br />

consultabile su Arxiv<br />

79

3 RICERCA<br />

#Polisocial #Mobile #Mobility #GPStechnology<br />

SCENARI A CONFRONTO:<br />

UN’ANALISI DELLA MOBILITÀ<br />

IN MOZAMBICO E IN LOMBARDIA<br />

DURANTE LA PANDEMIA<br />

Il nucleo trans<strong>di</strong>sciplinare d’Ateneo Data@ter sta stu<strong>di</strong>ando l’impatto<br />

della pandemia sulle abitu<strong>di</strong>ni <strong>di</strong> mobilità delle persone attraverso la<br />

localizzazione dei telefoni cellulari. A partire da un progetto <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>o<br />

degli spostamenti, iniziato nel 2018, i ricercatori hanno scattato le<br />

fotografie prima-e-dopo <strong>di</strong> come le persone si muovono in territori<br />

molto <strong>di</strong>versi tra loro<br />

SIMONE VANTINI<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

Alumnus Ingegneria Nucelare<br />

Circa l’80 % della mobilità nelle gran<strong>di</strong><br />

città africane si basa su sistemi <strong>di</strong><br />

mobilità informale, pochi <strong>di</strong>spongono<br />

<strong>di</strong> un’auto e pochi sono i sistemi<br />

<strong>di</strong> trasporto pubblico. Tale carenza<br />

impatta negativamente sullo sviluppo<br />

economico e sul benessere della<br />

popolazione. Questo era il punto <strong>di</strong><br />

partenza del progetto Safari, uno<br />

dei vincitori dell’e<strong>di</strong>zione 2018 del<br />

Polisocial Award, che - tramite l’analisi<br />

dei dati GPS offerti dalla telefonia<br />

mobile - si è posto l’obiettivo <strong>di</strong><br />

esplorare soluzioni bottom-up e placebased<br />

per rispondere al problema della<br />

povertà <strong>di</strong> trasporti. «Monitorando gli<br />

spostamenti degli abitanti volevamo<br />

analizzare la domanda <strong>di</strong> mobilità e per<br />

trovare soluzioni a basso costo ed alto<br />

impatto basate sulla riorganizzazione<br />

dei servizi <strong>di</strong> mobilità esistenti sul<br />

territorio», racconta il coor<strong>di</strong>natore<br />

del progetto Simone Vantini, del<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica, «con<br />

l’emergere della pandemia, abbiamo<br />

colto l’occasione per aggiungere<br />

un importante tassello a questo<br />

progetto». A partire da <strong>di</strong>cembre 20<strong>19</strong><br />

i ricercatori portano avanti un caso<br />

stu<strong>di</strong>o parallelo tra Mozambico, dove il<br />

cellulare è <strong>di</strong>ffuso ma gli smartphone<br />

non hanno un’alta penetrazione, e<br />

Lombar<strong>di</strong>a, in un contesto dove invece<br />

questo device è ovunque. «Abbiamo<br />

così avuto l’opportunità <strong>di</strong> osservare<br />

due territori tecnologicamente<br />

estremi, in un periodo pre-<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> e,<br />

successivamente, durante l’emergenza,<br />

analizzando il modo in cui la pandemia<br />

ha influito sulle abitu<strong>di</strong>ni <strong>di</strong> mobilità<br />

dei territori coinvolti. Abbiamo sfruttato<br />

questi data set per ragionare sui<br />

possibili impatti della pandemia e<br />

valutare gli interventi normativi sulla<br />

mobilità».<br />

Dal 16 febbraio al 16 maggio, ovvero a<br />

partire da <strong>di</strong>eci giorni prima dell’inizio<br />

della pandemia in Lombar<strong>di</strong>a e fino<br />

a <strong>di</strong>eci giorni dalla fine del primo<br />

lockdown, è stato monitorato un<br />

campione casuale <strong>di</strong> cinquantamila<br />

persone in Lombar<strong>di</strong>a. «Abbiamo<br />

tracciato i loro spostamenti nel totale<br />

rispetto della privacy», continua<br />

Vantini. Sia in Mozambico che in<br />

Lombar<strong>di</strong>a i ricercatori hanno lavorato<br />

in collaborazione con Cuebiq, azienda<br />

con sede in USA e Dipartimento <strong>di</strong><br />

Ricerca e Sviluppo a <strong>Milano</strong>, fondata<br />

da Antonio Tomarchio, un altro<br />

Alumnus del <strong>Politecnico</strong> (ne abbiamo<br />

parlato sul numero 2 <strong>di</strong> <strong>MAP</strong>, NdR).<br />

Attualmente è in fase <strong>di</strong> sviluppo un<br />

database con tutti i dati raccolti, che<br />

verrà reso pubblico e con<strong>di</strong>viso con la<br />

comunità scientifica. «I dati raccolti da<br />

Cuebiq tramite la tecnologia GPS degli<br />

smartphone riescono a posizionare un<br />

utente (associato a un co<strong>di</strong>ce anonimo)<br />

con una precisione fino ad un paio<br />

<strong>di</strong> metri, possiamo quin<strong>di</strong> capire ad<br />

esempio su che mezzo <strong>di</strong> trasporto sta<br />

avvenendo lo spostamento. E non solo,<br />

80

81

82

Utilizzo delle <strong>di</strong>verse combinazioni <strong>di</strong> linee <strong>di</strong> chapas (in alto).<br />

Matrici Origine-Destinazione tra <strong>di</strong> versi quartieri <strong>di</strong> Maputo (in basso)<br />

forniamo una matrice tempo variante<br />

in grado <strong>di</strong> spiegare come cambia la<br />

mobilità nelle varie ore del giorno,<br />

e nei vari giorni della settimana,<br />

confrontandola con gli scenari<br />

prepandemici». Il progetto è portato<br />

avanti dal nucleo trans<strong>di</strong>sciplinare<br />

d’Ateneo Data@ter che include cinque<br />

<strong>di</strong>partimenti (Matematica, Architetura<br />

e Stu<strong>di</strong> Urbani, Ingegneria Gestionale,<br />

Design, Elettronica Informazione e<br />

Bioingegneria) e in Mozambico vede<br />

la collaborazione <strong>di</strong> Vodacom: la telco<br />

che sta fornendo i dati che permettono<br />

la localizzazione degli utenti sulla base<br />

dell’utilizzo delle celle telefoniche,<br />

quin<strong>di</strong> con una precisione inferiore<br />

a quella GPS ma con un’alta capacità<br />

<strong>di</strong> penetrazione. «Se inizialmente il<br />

focus era lo stu<strong>di</strong>o sulla mobilità in<br />

Mozambico, l’emergere della pandemia<br />

ha aggiunto un secondo obiettivo a<br />

quello originario del progetto: sfruttare<br />

le moderne tecnologie <strong>di</strong>gitali per<br />

avere un’immagine in tempo reale<br />

<strong>di</strong> ciò che accade e fornire i dati alla<br />

comunità scientifica, dati utili per chi<br />

stu<strong>di</strong>a la mobilità e valuta gli impatti<br />

socioeconomici delle misure <strong>di</strong><br />

contenimento del contagio. Possiamo<br />

ad esempio stimare quanta gente si è<br />

mossa dalla propria zona verso un’altra<br />

zona, quanti spostamenti ci sono stati<br />

tra <strong>di</strong>versi comuni, se ci sono delle zone<br />

con particolari addensamenti e se la<br />

normativa riguardo ai confinanti viene<br />

rispettata». Il progetto ha un budget <strong>di</strong><br />

<strong>19</strong>8 mila euro ed è stato cofinanziato<br />

dal <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> (attraverso il<br />

Polisocial Award) e dall’Agenzia Italiana<br />

per la Cooperazione allo Sviluppo.<br />

Infografiche tratte da "Urban Mobility<br />

Network-Based Models from Global<br />

Positioning Systems", Celeste Principi<br />

83

3 RICERCA<br />

#Robot #Serological #ClinicalAnalysis<br />

<strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>: YUMI, IL ROBOT<br />

COLLABORATIVO PER<br />

ANALIZZARE UN MAGGIOR<br />

NUMERO DI TEST SIEROLOGICI<br />

YuMi, il robot collaborativo <strong>di</strong> ABB, è stato utilizzato in una<br />

applicazione progettata al <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> in collaborazione<br />

con ABB e IEO per supportare gli ospedali nei test sierologici<br />

per il coronavirus. A regime YuMi, potrebbe essere in grado <strong>di</strong><br />

automatizzare fino al 77% delle operazioni necessarie per svolgere<br />

i test e analizzare fino a 450 campioni/ora<br />

ANDREA ZANCHETTIN<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica,<br />

Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus Ingegneria<br />

Informatica<br />

Della automatizzazione parziale<br />

del protocollo dei test sierologici<br />

si è occupato Andrea Zanchettin,<br />

Dottore <strong>di</strong> Ricerca con esperienza<br />

nella robotica collaborativa e oggi<br />

professore associato al Dipartimento<br />

<strong>di</strong> Elettronica, Informazione e<br />

Bioingegneria del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>.<br />

Zanchettin ha progettato l’applicazione<br />

e programmato YuMi, un robot in<br />

grado <strong>di</strong> automatizzare il “pipettaggio”<br />

delle piastre a pozzetti usate nei test<br />

sierologici. Per ogni test effettuato<br />

su un singolo paziente, un tecnico <strong>di</strong><br />

laboratorio deve azionare il pistoncino<br />

della micropipetta 8 volte: il pollice<br />

umano deve fare circa 2 cm <strong>di</strong> corsa<br />

con una forza <strong>di</strong> 1,5 kg.<br />

Fare migliaia <strong>di</strong> test significa che<br />

l’operatore deve eseguire quel<br />

movimento ripetitivo migliaia <strong>di</strong> volte.<br />

È un gesto impegnativo, stressante<br />

e usurante che può comportare<br />

patologie cliniche specifiche come<br />

l’infiammazione del ten<strong>di</strong>ne che<br />

mantiene il <strong>di</strong>to in posizione sollevata.<br />

Il test sierologico è stato messo a<br />

punto nei laboratori dell’Istituto<br />

Europeo <strong>di</strong> Oncologia <strong>di</strong> <strong>Milano</strong> dal<br />

gruppo composto da Marina Mapelli<br />

e Sebastiano Pasqualato, biochimici,<br />

e Federica Facciotti, immunologa,<br />

sulla base del protocollo elaborato<br />

al Mount Sinai, New York da Florian<br />

Krammer.<br />

Come funziona il processo?<br />

Il robot ha due bracci: sul sinistro è<br />

montata la micropipetta, sul destro<br />

una “mano” con due <strong>di</strong>ta che serve<br />

a movimentare le piastre. Il tecnico<br />

riempie con il siero del paziente una<br />

piastra a pozzetti, fatta in modo tale<br />

che la componente proteica del virus,<br />

se presente, si attacchi alla plastica.<br />

Affinché il virus si leghi in maniera<br />

stabile alla plastica, è necessario un<br />

certo tempo <strong>di</strong> incubazione. Poi la<br />

piastra va lavata dell’eccesso: YuMi si<br />

occupa proprio <strong>di</strong> questo passaggio. Il<br />

tecnico posiziona le piastre da lavare<br />

sopra a un vassoio equipaggiato con<br />

un sensore <strong>di</strong> peso, che avvisa YuMi<br />

quando deve attivarsi e “pipettare” il<br />

liquido <strong>di</strong> lavaggio dentro i pozzetti.<br />

Il robot preleva la piastra e la sposta<br />

in posizione, preleva da un serbatoio<br />

la soluzione <strong>di</strong> lavaggio e riempie la<br />

piastra. Poi ri-preleva la soluzione da<br />

84

ciascun pozzetto e la elimina, questa<br />

operazione viene ripetuta per 3 volte:<br />

in totale impiega circa 3 minuti per<br />

compiere tutta l’operazione. Alla fine,<br />

YuMi riprende la piastra e la mette sul<br />

vassoio delle piastre lavate.<br />

YuMi è un robot collaborativo prodotto<br />

da ABB, che ha una collaborazione<br />

strategica con il <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong><br />

denominata Joint Research Center. Si<br />

tratta <strong>di</strong> una macchina multifunzione<br />

che può trovare applicazione sia<br />

in ambito industriale che in <strong>di</strong>versi<br />

contesti operativi, come ospedali<br />

e laboratori <strong>di</strong> analisi, assicurando<br />

ripetitività. YuMi è certificato per<br />

lavorare in camera bianca (ISO 5). «Le<br />

automazioni collaborative robotizzate<br />

hanno un ampio potenziale nel<br />

settore me<strong>di</strong>cale», afferma Oscar<br />

Ferrato, Collaborative Robots Product<br />

Manager in ABB. «Come ABB siamo<br />

contenti <strong>di</strong> avere contribuito allo<br />

sviluppo <strong>di</strong> questo interessante e<br />

innovativo progetto».<br />

Immagini: © ABB<br />

85

#StochasticEpidemicModel<br />

#BranchingRandomWalk<br />

#IncubationTime<br />

3 RICERCA<br />

#VaryingEnvironment<br />

#ReproductionNumber<br />

UNA FOTOGRAFIA<br />

DEL CONTAGIO<br />

GIORNO PER GIORNO<br />

Il prof. Fabio Zucca, del Dipartimento <strong>di</strong> Matematica, sta stu<strong>di</strong>ando un<br />

modello matematico flessibile in grado <strong>di</strong> adattarsi al variare delle<br />

con<strong>di</strong>zioni per prevedere gli effetti delle possibili misure <strong>di</strong> contenimento<br />

FABIO ZUCCA<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Matematica<br />

Per poter prevedere l'andamento del<br />

contagio in funzione delle con<strong>di</strong>zioni<br />

ambientali occorre un modello in<br />

grado <strong>di</strong> adattarsi giornalmente<br />

alle nuove restrizioni messe in atto<br />

localmente. Fabio Zucca sta lavorando<br />

con il Dipartimento <strong>di</strong> Matematica e<br />

applicazioni dell’Università <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>-<br />

Bicocca alla generalizzazione <strong>di</strong> un<br />

modello matematico noto come<br />

Branching Random Walk in Varying<br />

Environment: un classico modello <strong>di</strong><br />

replicazione che considera il movimento<br />

casuale <strong>di</strong> un sistema (random walk) con<br />

<strong>di</strong>ramazione a tempo <strong>di</strong>screto e legge <strong>di</strong><br />

replicazione variabile nel tempo.<br />

«Rispetto al modello classico – ci<br />

spiega Zucca – la generalizzazione a<br />

cui sto lavorando prevede un tempo<br />

<strong>di</strong> vita (casuale o deterministico)<br />

<strong>di</strong>fferente da 1 che rappresenta il<br />

tempo <strong>di</strong> incubazione della malattia; in<br />

tale intervallo temporale l'in<strong>di</strong>viduo è<br />

“libero” <strong>di</strong> <strong>di</strong>ffondere il contagio, prima<br />

che l’emergere dei sintomi determini<br />

una con<strong>di</strong>zione <strong>di</strong> isolamento. In una<br />

prima approssimazione, la vita <strong>di</strong> ogni<br />

singolo in<strong>di</strong>viduo (identificata con il<br />

periodo in cui l’in<strong>di</strong>viduo è infetto)<br />

è costante ed ogni in<strong>di</strong>viduo genera<br />

un numero casuale <strong>di</strong> contagiati con<br />

me<strong>di</strong>a R (<strong>di</strong>pendente sia dal tempo che<br />

dalla posizione dell’in<strong>di</strong>viduo stesso)<br />

prima <strong>di</strong> venire rimosso ("rimozione"<br />

significa “guarigione / isolamento /<br />

morte” o, più in generale, qualsiasi<br />

azione che impe<strong>di</strong>sca ad un in<strong>di</strong>viduo<br />

<strong>di</strong> indurre nuovi contagi). L’in<strong>di</strong>viduo<br />

viene conteggiato solo al momento<br />

della rimozione». Nei casi più semplici,<br />

è noto che l'evoluzione del contagio, a<br />

lungo termine, <strong>di</strong>pende dal parametro<br />

R: se R>1 si ha una possibile crescita<br />

esponenziale, mentre se R≤1 si ha<br />

una decrescita verso zero. Per poter<br />

modellizzare <strong>di</strong>fferenti scenari in cui si<br />

mettono in atto <strong>di</strong>fferenti strategie <strong>di</strong><br />

contenimento, si deve tener conto <strong>di</strong><br />

con<strong>di</strong>zioni ambientali non costanti.<br />

«Ho cercato <strong>di</strong> formulare un modello<br />

sufficientemente flessibile che potesse<br />

adattarsi alle con<strong>di</strong>zioni ambientali,<br />

in particolare che integrasse i <strong>di</strong>versi<br />

provve<strong>di</strong>menti che si sono susseguiti<br />

lungo le settimane e i mesi, per fornire<br />

in ogni momento una fotografia della<br />

situazione e prevedere le possibili<br />

<strong>di</strong>ramazioni del contagio negli scenari<br />

ipotetici futuri. Quello che vorrei fare<br />

adesso è ottenere una corrispondenza<br />

tra con<strong>di</strong>zioni ambientali e parametri<br />

modello, e determinare in ogni<br />

momento la legge <strong>di</strong> replicazione,<br />

cioè la probabilità che ogni in<strong>di</strong>viduo<br />

infetto contagi altri N in<strong>di</strong>vidui».<br />

La struttura spaziale del modello<br />

permette <strong>di</strong> stu<strong>di</strong>are zone non<br />

omogenee (geograficamente o per<br />

tipo <strong>di</strong> con<strong>di</strong>zioni ambientali locali)<br />

interagenti tra loro. «Sono partito da<br />

una semplificazione del modello priva<br />

86

<strong>di</strong> struttura spaziale e con tempo <strong>di</strong><br />

incubazione deterministico; questo<br />

è un buon modello per una regione<br />

geograficamente omogenea. Quin<strong>di</strong><br />

inizialmente ho applicato il modello<br />

ai contagi rilevati coi tamponi in<br />

Lombar<strong>di</strong>a durante la prima ondata.<br />

Tuttavia, la mancanza <strong>di</strong> organicità<br />

nella raccolta dei tamponi pone un<br />

serio problema. Adesso sto lavorando<br />

a un nuovo fit in cui utilizzerò<br />

prevalentemente i dati relativi ai<br />

ricoveri in terapia intensiva. I risultati<br />

preliminari evidenziano una maggiore<br />

aderenza delle previsioni ai dati relativi<br />

ai contagi giornalieri».<br />

Il modello <strong>di</strong> Zucca, allo sta<strong>di</strong>o attuale,<br />

ha una criticità correlata al fatto che<br />

è complesso trattare il caso in cui<br />

ogni infetto possa avere un tempo <strong>di</strong><br />

incubazione casuale. «Al momento<br />

sto lavorando con un numero fisso<br />

che rappresenta il numero me<strong>di</strong>o <strong>di</strong><br />

giorni <strong>di</strong> incubazione, ma in prospettiva<br />

la legge <strong>di</strong> replicazione può essere<br />

mo<strong>di</strong>ficata giorno per giorno». Lo scopo<br />

finale della ricerca è raggiungere una<br />

maggiore generalizzazione del modello<br />

per integrare anche il parametro<br />

delle relazioni spaziali: analizzare<br />

cioè zone non omogenee con <strong>di</strong>verse<br />

leggi <strong>di</strong> replicazione. «In questo<br />

senso, sto lavorando con la School of<br />

Mathematics and Statistics – University<br />

of Melbourne, Australia a una robusta<br />

teoria <strong>di</strong> fitting tra modello e dati»,<br />

conclude il ricercatore.<br />

COMULATIVO CONTAGI CON TAMPONI - LOMBARDIA<br />

Contagi giornalieri<br />

Comulativo contagi<br />

Dati reali<br />

Previsioni modello<br />

CONTAGI GIORNALIERI RILEVATI CON TAMPONI - LOMBARDIA<br />

87

3 4 RICERCA<br />

RESPONSABILIÀ SOCIALE<br />

#Mask #Health #Design<br />

ARIA NUOVA CON NARVALO:<br />

LA NUOVA GENERAZIONE DI<br />

MASCHERINE INTELLIGENTI<br />

Durante un laboratorio della Scuola <strong>di</strong> Design del<br />

<strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>, un laureando, Ewoud Westerduin,<br />

affronta il problema dell’inquinamento urbano<br />

progettando una mascherina in grado <strong>di</strong> filtrare il 99,9%<br />

<strong>di</strong> agenti inquinanti. Il progetto viene sviluppato come<br />

tesi <strong>di</strong> laurea magistrale con l’aiuto del suo relatore,<br />

Venanzio Arquilla, professore del Dipartimento <strong>di</strong> Design,<br />

e incubato da Polihub. La mascherina <strong>di</strong>venta uno scudo<br />

hi-tech, anche grazie ad un’app in grado <strong>di</strong> monitorare<br />

l’aria che ci gira intorno. Poi, arriva la <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong><br />

«L’idea iniziale era <strong>di</strong> produrre una<br />

mascherina performativa, fissata<br />

nel livello più alto <strong>di</strong> protezione, in<br />

accordo con comfort e usabilità»,<br />

<strong>di</strong>ce il prof. Venanzio Arquilla, cofondatore<br />

e presidente <strong>di</strong> Narvalo: una<br />

mascherina <strong>di</strong> sicurezza superiore alle<br />

FFP3 standard, realizzata in materiale<br />

antistrappo, lavabile e dotata <strong>di</strong> filtri<br />

composti da cinque strati, in grado <strong>di</strong><br />

filtrare il 99,9% <strong>di</strong> virus, batteri, polveri<br />

sottili ed odori. E Narvalo, ad oggi, è a<br />

tutti gli effetti un DPI FFP3 R certificato<br />

CE. «Durante il laboratorio sentivamo<br />

molto il problema dell’inquinamento»,<br />

racconta l’Alumnus Ewoud Westerduin,<br />

fondatore e Head of Design <strong>di</strong> Narvalo.<br />

«Avevamo fatto una ricerca a livello<br />

europeo su quali fossero i trend<br />

per creare consapevolezza, poiché<br />

spesso si associa l’inquinamento a<br />

luoghi lontani da noi, senza riflettere<br />

che semplicemente spostandoci,<br />

magari per andare in ufficio, siamo<br />

quoti<strong>di</strong>anamente esposti ad agenti<br />

inquinanti. Da qui, abbiamo canalizzato<br />

il lavoro sulla performance respiratoria,<br />

presentando l’embrione del progetto<br />

all’azienda BLS, che ho sviluppato<br />

ulteriormente all’interno <strong>di</strong> Polifactory<br />

come tesi <strong>di</strong> laurea magistrale». A<br />

questo punto della storia entra in gioco<br />

infatti un altro Alumnus, Pierpaolo Zani,<br />

General manager <strong>di</strong> BLS, l’unica azienda<br />

italiana produttrice <strong>di</strong> DPI per le vie<br />

respiratorie. «Mettiamo in contatto<br />

Ewoud con BLS - specifica Arquilla -<br />

che gli offre lo spazio e l’expertise per<br />

poter sviluppare il prodotto. Ed Ewoud,<br />

che è <strong>di</strong> origine olandese, decide <strong>di</strong><br />

restare in Italia e <strong>di</strong> investire a sua<br />

volta in Narvalo». Il progetto viene<br />

selezionato per accedere al programma<br />

<strong>di</strong> accelerazione <strong>di</strong> PoliHub. Proprio<br />

all’interno <strong>di</strong> Polifactory iniziano<br />

le sperimentazioni: «Proviamo la<br />

88

89

FILTRO A CINQUE STRATI<br />

Rete idrorepellente<br />

Materiale filtrante<br />

Strato carbone attivo<br />

Coppa<br />

Face fit idrorepellente<br />

e antibatterico<br />

stampa 3D con materiali flessibili,<br />

su polimeri elastici, combinati con il<br />

taglio laser per creare strutture mobili<br />

sui tessuti», puntualizza Westerduin.<br />

«Il tessuto 3D viene ottenuto da un<br />

processo <strong>di</strong> tessitura a tre livelli,<br />

in cui lo strato superiore e quello<br />

inferiore vengono uniti ad uno strato<br />

interme<strong>di</strong>o, denominato spacer layer,<br />

dallo spessore variabile a seconda<br />

dell’esigenza». I materiali che elevano<br />

questo prodotto sono però quelli<br />

che non si vedono dall’esterno, «La<br />

parte filtrante - spiega Westerduin -<br />

è composta da vari strati <strong>di</strong> tessuto<br />

non tessuto a base <strong>di</strong> polipropilene<br />

che, uniti ad uno strato trattato con il<br />

carbone attivo, sono in grado <strong>di</strong> filtrare<br />

il 99,9% <strong>di</strong> particolato, smog, pollini,<br />

batteri, virus ed odori. La parte esterna<br />

è idrorepellente, mentre la fascia<br />

interna, a contatto con la pelle, oltre<br />

ad essere anche questa idrorepellente,<br />

è in materiale anallergico e autosanificante.<br />

Infatti, <strong>di</strong> solito le<br />

maschere accumulano sudore proprio<br />

in questo punto, creando così una<br />

carica batterica».<br />

A gennaio <strong>2020</strong> cinquanta utenti, scelti<br />

tra runner e ciclisti, partecipano all’user<br />

test. «E poi arriva la <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>. E su <strong>di</strong><br />

noi ha l’effetto <strong>di</strong> un acceleratore»,<br />

ricorda Arquilla. «Se infatti inizialmente<br />

i nostri piani erano <strong>di</strong> essere sul<br />

mercato nell’autunno <strong>2020</strong>, deci<strong>di</strong>amo<br />

<strong>di</strong> anticipare l’uscita all’estate. Eravamo<br />

tutti d’accordo sul fatto che avremmo<br />

dovuto impegnarci in una maniera<br />

importante per dare una risposta a<br />

questa pandemia». Ed è in questo<br />

preciso momento che la mascherina,<br />

pensata principalmente per il target<br />

dell’urban commuter - colui cioè<br />

che si muove nella metropoli con<br />

responsabilità ambientale e attenzione<br />

alla natura - <strong>di</strong>venta uno strumento <strong>di</strong><br />

protezione per tutti e si fa intelligente.<br />

La maschera prevede un sensore<br />

in grado <strong>di</strong> leggere tre parametri: la<br />

pressione, la temperatura e l’umi<strong>di</strong>tà.<br />

Questi, forniscono una lettura precisa<br />

e in presa <strong>di</strong>retta della frequenza<br />

respiratoria dell’utente e regolano la<br />

velocità <strong>di</strong> una ventola. Questa ventola<br />

estrae il calore e l’umi<strong>di</strong>tà che <strong>di</strong> solito<br />

vi si accumulano all’interno, rendendo<br />

«Eravamo<br />

tutti d’accordo:<br />

ci saremmo<br />

dovuti impegnare<br />

in maniera<br />

importante<br />

per dare una<br />

risposta a questa<br />

pandemia con<br />

uno strumento<br />

<strong>di</strong> protezione<br />

intelligente»<br />

90

più confortevole la respirazione. La<br />

valvola può essere bloccata inserendo<br />

lo speciale tappo <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> - quando<br />

magari ci si trova in un luogo chiuso<br />

- impedendo così la fuoriuscita <strong>di</strong><br />

goccioline anche durante l’espirazione.<br />

Westerduin spiega meglio il<br />

funzionamento del sistema elettronico,<br />

che insieme alla valvola rende unico<br />

Narvalo: «Nel momento in cui l’utente<br />

indossa la maschera, il sensore <strong>di</strong><br />

pressione rileva il respiro. A questo<br />

punto si connette con l’app dello<br />

smartphone che, a sua volta, si collega<br />

con la stazione <strong>di</strong> monitoraggio dell’aria<br />

più vicina alla zona in cui si trova<br />

l’utente. L’algoritmo registra intanto il<br />

tempo <strong>di</strong> percorrenza, la <strong>di</strong>stanza tra il<br />

luogo <strong>di</strong> partenza e quello <strong>di</strong> arrivo e<br />

la frequenza respiratoria, comprese le<br />

variazioni del respiro. A fine percorso<br />

tutti i dati vengono combinati andando<br />

a calcolare in modo dettagliato la<br />

quantità <strong>di</strong> inquinanti. Questi dati sono<br />

<strong>di</strong> supporto anche perché comunicano<br />

il livello <strong>di</strong> saturazione del filtro,<br />

segnalando la percentuale <strong>di</strong> consumo<br />

e quin<strong>di</strong> il tempo preciso in cui dovrà<br />

essere sostituito per essere protetti al<br />

massimo». (Mentre scriviamo è stato<br />

brevettato il sistema elettronico ed è in<br />

corso <strong>di</strong> brevettazione anche la parte<br />

relativa al Design <strong>di</strong> Prodotto, ndr).<br />

Poco dopo il lockdown, i duemila pezzi<br />

del primo lotto vengono esauriti in tre<br />

ore. La seconda versione <strong>di</strong> Narvalo,<br />

“Active”, che sarà sul mercato nei primi<br />

mesi del 2021, prevede l’integrazione <strong>di</strong><br />

componenti elettroniche tra cui della<br />

sensoristica per misurare utente ed<br />

ambiente. Nel <strong>di</strong>spositivo ACTIVE ci sarà<br />

una valvola elettronica dotata <strong>di</strong> una<br />

ventola <strong>di</strong> estrazione intelligente, della<br />

sensoristica in grado <strong>di</strong> misurare il<br />

flusso respiratorio, una batteria oltre a<br />

tutti gli elementi <strong>di</strong> controllo necessari.<br />

«Ad oggi non esiste un sistema in grado<br />

<strong>di</strong> rilevare questo parametro», <strong>di</strong>ce<br />

Arquilla, «Da qui si aprono, in campo<br />

me<strong>di</strong>co e sportivo, scenari nuovi».<br />

Un prodotto pensato per proteggere<br />

e guidare l'utente in maniera non<br />

invasiva e con una tecnologia il più<br />

possibile umanizzata. Un oggetto<br />

che <strong>di</strong>aloga con gli utenti e che si<br />

auto-regola generando <strong>di</strong> fatto un<br />

nuovo modello <strong>di</strong> interazione.<br />

Arquilla conclude: «Tutto è sempre<br />

pensato nell’ottica dell’oggetto che ti<br />

protegge e che ti guida».<br />

VENANZIO ARQUILLA<br />

Narvalo, Founder & President<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Design<br />

Alumnus Design del Prodotto Industriale<br />

EWOUD WESTERDUIN<br />

Narvalo, Founder & Head of Design<br />

Alumnus Integrated Product Design<br />

91

3 4 RICERCA<br />

RESPONSABILIÀ SOCIALE<br />

#SpinOff #TechnologicalTransfer #DataAnalisys #Bioengineering<br />

UN METODO INNOVATIVO<br />

PER LA DIAGNOSI POLMONARE<br />

Dal 2010 Restech, spin-off del <strong>Politecnico</strong> <strong>di</strong> <strong>Milano</strong>,<br />

produce <strong>di</strong>spositivi non invasivi che permettono <strong>di</strong><br />

superare i limiti delle tecniche tra<strong>di</strong>zionali, quali la<br />

spirometria, nella <strong>di</strong>agnosi e nella prevenzione <strong>di</strong> alcune<br />

patologie del sistema respiratorio. L’azienda, specializzata<br />

in ricerca e sviluppo, sta supportando due stu<strong>di</strong> clinici<br />

per il trattamento dei pazienti Covid<br />

Il prof. Raffaele Dellacà insegna<br />

elettronica biome<strong>di</strong>ca al <strong>Politecnico</strong><br />

<strong>di</strong> <strong>Milano</strong> e coor<strong>di</strong>na le attività<br />

del laboratorio <strong>di</strong> tecnologie per<br />

la respirazione (Technologies for<br />

Respiration – TechRes Lab). «Il nostro<br />

obiettivo come gruppo <strong>di</strong> ricerca<br />

– ci racconta – è quello <strong>di</strong> definire<br />

nuovi meto<strong>di</strong> per lo stu<strong>di</strong>o della<br />

funzione respiratoria. Lavoriamo sulla<br />

componente tecnologica a stretto<br />

contatto con me<strong>di</strong>ci e fisiologi per<br />

mettere a punto meto<strong>di</strong> <strong>di</strong>agnostici<br />

innovativi». A partire dal suo lavoro<br />

<strong>di</strong> ricerca, nel 2010 Dellacà con il suo<br />

gruppo ha fondato la spin-off Restech<br />

per progettare, produrre e <strong>di</strong>stribuire<br />

in tutto il mondo <strong>di</strong>spositivi noninvasivi<br />

<strong>di</strong> <strong>di</strong>agnostica respiratoria.<br />

Oggi Restech è guidata dai cofondatori<br />

Alessandro Gobbi e Pasquale Pompilio,<br />

ai tempi assegnisti <strong>di</strong> ricerca del<br />

laboratorio <strong>di</strong> Dellacà, ai quali si sono<br />

uniti nel tempo alcuni investitori<br />

privati tra i quali Fabio Mosca, Alumnus<br />

Ingegneria Chimica, che, grazie alla sua<br />

esperienza gestionale, sta traghettando<br />

la società verso una riorganizzazione<br />

per consolidarne la crescita. «Restech<br />

nasce nel 2010 per trasferire i risultati<br />

della ricerca accademica verso una<br />

tecnologia utilizzabile in ambito clinico.<br />

Il nostro team è specializzato nella<br />

ricerca e sviluppo, e abbiamo accor<strong>di</strong><br />

con partner industriali che si occupano<br />

della parte commerciale e della<br />

<strong>di</strong>stribuzione».<br />

I <strong>di</strong>spositivi Restech sono già utilizzati<br />

per coa<strong>di</strong>uvare il trattamento <strong>di</strong><br />

malattie respiratorie come broncopatia<br />

polmonare cronica ostruttiva, asma<br />

e in ambito ospedaliero laddove sia<br />

necessario determinare lo stato <strong>di</strong><br />

salute del sistema respiratorio. «La<br />

tecnica tra<strong>di</strong>zionale oggi più <strong>di</strong>ffusa è<br />

la spirometria – prosegue il ricercatore<br />

– che però richiede una manovra<br />

forzata, che può essere traumatica o<br />

impossibile per pazienti compromessi<br />

dal punto <strong>di</strong> vista respiratorio, pazienti<br />

intubati, bambini e persone con<br />

<strong>di</strong>fficoltà cognitive. Se non eseguita<br />

correttamente, la spirometria non<br />

fornisce dati rappresentativi dello<br />

stato del polmone, quin<strong>di</strong> deve sempre<br />

essere eseguita sotto la supervisione<br />

<strong>di</strong> personale esperto». Il gruppo <strong>di</strong><br />

Restech sviluppa meto<strong>di</strong> innovativi che<br />

possano complementare o, in alcuni<br />

casi, sostituirsi alla spirometria, tra<br />

i quali il più promettente è la tecnica<br />

92

delle oscillazioni forzate. I <strong>di</strong>spositivi<br />

producono delle vibrazioni <strong>di</strong> pressione<br />

e le veicolano al paziente attraverso un<br />

boccaglio durante l’atto respiratorio<br />

normale. La risposta meccanica<br />

del polmone a queste oscillazioni<br />

permette <strong>di</strong> valutare lo stato <strong>di</strong> salute<br />

del sistema respiratorio. «L’idea non è<br />

nuova: venne inizialmente ipotizzata<br />

nel <strong>19</strong>56, ma, all’epoca, non esistevano<br />

le capacità <strong>di</strong> calcolo e le conoscenze<br />

<strong>di</strong> fisiopatologia necessarie per<br />

interpretare i dati ottenuti. Si tratta<br />

infatti <strong>di</strong> informazioni meccaniche<br />

un po’ complesse che devono<br />

essere associate alle caratteristiche<br />

fisiopatologiche del paziente: è<br />

necessario cioè in<strong>di</strong>viduare quali siano<br />

le alterazioni del sistema respiratorio<br />

che producono certi schemi <strong>di</strong><br />

variazione nelle vibrazioni misurate. Il<br />

mio gruppo <strong>di</strong> ricerca lavora su questi<br />

aspetti interpretativi del dato e alla<br />

realizzazione <strong>di</strong> sistemi <strong>di</strong> analisi dei<br />

dati innovativi, che includono analisi<br />

della variabilità e tecniche <strong>di</strong> filtraggio<br />

basate su intelligenza artificiale in<br />

grado <strong>di</strong> dare informazioni specifiche<br />

su alcune patologie polmonari».<br />

Il vantaggio imme<strong>di</strong>ato <strong>di</strong> questo<br />

metodo è che i dati misurati non<br />

<strong>di</strong>pendono più dalla capacità del<br />

93

paziente <strong>di</strong> eseguire il test. Tra le<br />

varie applicazioni c’è il supporto alla<br />

<strong>di</strong>agnostica ambulatoriale, ma, poiché<br />

la tecnica non richiede assistenza né<br />

sforzo, Restech ha sviluppato anche<br />

un <strong>di</strong>spositivo per il monitoraggio<br />

domiciliare, che i pazienti possono<br />

usare in autonomia (come si fa con un<br />

qualsiasi sfigmomanometro domestico<br />

nel controllo della situazione<br />

car<strong>di</strong>ovascolare). «Un paio <strong>di</strong> anni<br />

fa abbiamo condotto uno stu<strong>di</strong>o<br />

clinico multicentrico pubblicato sulla<br />

più importante rivista <strong>di</strong> me<strong>di</strong>cina<br />

respiratoria internazionale, l’American<br />

Journal of Respiratory and Critical Care<br />

Me<strong>di</strong>cine, <strong>di</strong>mostrando che l’uso <strong>di</strong><br />

questa metodologia domiciliare è in<br />

grado <strong>di</strong> identificare precocemente la<br />

riacutizzazione dei pazienti con Bronco-<br />

Pneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO,<br />

una definizione che include pazienti<br />

con enfisema polmonare o bronchite<br />

cronica e che, anche se poco nota al<br />

grande pubblico, è oggi la quarta causa<br />

<strong>di</strong> morte). I nostri <strong>di</strong>spositivi tengono<br />

quoti<strong>di</strong>anamente sotto controllo lo<br />

stato dei polmoni <strong>di</strong> questi pazienti,<br />

allertando i me<strong>di</strong>ci in caso <strong>di</strong> segnali<br />

<strong>di</strong> riacutizzazione e consentendo<br />

<strong>di</strong> iniziare la terapia precocemente,<br />

consentendo <strong>di</strong> limitare la severità<br />

dell’episo<strong>di</strong>o e riducendo o evitando il<br />

ricovero in ospedale».<br />

È attualmente in fase <strong>di</strong> avanzato<br />

sviluppo un <strong>di</strong>spositivo portatile, in<br />

collaborazione con un’importante<br />

multinazionale che produce <strong>di</strong>spositivi<br />

biome<strong>di</strong>ci da banco. Può essere<br />

trasportato in una normale borsetta<br />

ed è pensato per tenere sotto controllo<br />

la salute del sistema respiratorio<br />

<strong>di</strong> pazienti asmatici. «L’asmatico,<br />

quando è sotto controllo, non ha una<br />

manifestazione sintomatologica <strong>di</strong><br />

base, ma le crisi possono avere un<br />

impatto molto grave sia sul sistema<br />

respiratorio sia dal punto <strong>di</strong> vista<br />

psicologico. I nostri stu<strong>di</strong> ci hanno<br />

permesso <strong>di</strong> identificare i criteri per<br />

in<strong>di</strong>viduare una situazione respiratoria<br />

in peggioramento, <strong>di</strong>versi giorni prima<br />

che il paziente sviluppi i sintomi<br />

della crisi, e questo consente <strong>di</strong><br />

intervenire tempestivamente con la<br />

terapia per prevenirla senza correre<br />

il rischio <strong>di</strong> un sovradosaggio dei<br />

me<strong>di</strong>cinali (rischio a cui spesso i<br />

pazienti asmatici si sottopongono per<br />

la paura <strong>di</strong> una crisi)». Infine, un’altra<br />

applicazione a cui il gruppo sta<br />

lavorando ha l’obiettivo <strong>di</strong> supportare<br />

la respirazione del neonato prematuro,<br />

che tipicamente può soffrire nel<br />

reclutamento del polmone. Sui neonati<br />

RAFFAELE DELLACÀ<br />

Restech, Founder<br />

Dipartimento <strong>di</strong> Elettronica, Informazione e Bioingegneria<br />

Alumnus PhD Bioingegneria<br />

restech.it<br />

94

ALESSANDRO GOBBI<br />

Restech, Founder<br />

Alumnus PhD Bioingegneria<br />

PASQUALE POMPILO<br />

Restech, Founder<br />

Alumnus PhD Bioingegneria<br />

FABIO MOSCA<br />

Restech, President<br />

Alumnus Ingegneria Chimica<br />

le tecniche tra<strong>di</strong>zionali <strong>di</strong> intubazione<br />

e spirometria non sono applicabili e<br />

una eccessiva pressione esercitata<br />

sull’apparato respiratorio ancora fragile<br />

può creare danni permanenti. Un<br />

<strong>di</strong>spositivo equipaggiato con emettitore<br />

<strong>di</strong> oscillazioni è invece in grado <strong>di</strong><br />

supportare la respirazione del bambino<br />

fino alla maturazione del polmone.<br />

«Questo è l’ambito <strong>di</strong> ricerca in cui ci<br />

muoviamo e, quando è scoppiata la<br />

pandemia <strong>di</strong> coronavirus, il gruppo<br />

si è attivato anche su questo fronte.<br />

Abbiamo ricevuto un finanziamento da<br />

Regione Lombar<strong>di</strong>a per un progetto <strong>di</strong><br />

ricerca che coinvolge <strong>di</strong>versi ospedali,<br />

tra cui il San Paolo. I me<strong>di</strong>ci stanno<br />

utilizzando anche i <strong>di</strong>spositivi Restech<br />

per valutare l’impatto a me<strong>di</strong>o e lungo<br />

termine che <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> ha sui pazienti<br />

che hanno sviluppato un’insufficienza<br />

respiratoria grave causata dalla<br />

polmonite interstiziale». La tecnica<br />

delle oscillazioni forzate consente,<br />

infatti, <strong>di</strong> caratterizzare in maniera<br />

molto più accurata il danno funzionale<br />

che c’è stato e come avviene il<br />

recupero. Parallelamente il gruppo<br />

sta completando proprio in questi<br />

giorni uno stu<strong>di</strong>o in collaborazione<br />

con l’ospedale <strong>di</strong> Trieste (prof. Marco<br />

Confalonieri e dottoressa Chiara<br />

Torregiani), che è stato tra i tra i pionieri<br />

della terapia con ventilazione noninvasiva<br />

nei pazienti conisufficienza<br />

respiratoria dovuta alla <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong>.<br />

L’obiettivo è quello <strong>di</strong> capire come<br />

cambia lo stato del polmone in risposta<br />

ai vari interventi terapeutici nei pazienti<br />

in terapia sub-intensiva che, con la<br />

maschera o il casco, non sono in grado<br />

<strong>di</strong> eseguire una spirometria. «Dato che<br />

molto spesso la <strong>COVID</strong>-<strong>19</strong> si manifesta<br />

in pazienti con co-morbi<strong>di</strong>tà <strong>di</strong> tipo<br />

respiratorio, l’insufficienza respiratoria<br />

più essere il risultato <strong>di</strong> <strong>di</strong>versi fattori.<br />

I me<strong>di</strong>ci hanno bisogno <strong>di</strong> conoscere<br />

le cause per poter definire una terapia<br />

efficace e sicura. Come facciamo a<br />

sapere per quale motivo il sangue non<br />

è ossigenato bene? È un problema<br />

<strong>di</strong> perfusione o <strong>di</strong> reclutamento?<br />

C’è ostruzione polmonare, ci sono<br />

trombi? La sperimentazione clinica<br />

dei nostri <strong>di</strong>spositivi ha <strong>di</strong>mostrato<br />

<strong>di</strong> fornire informazioni preziose per<br />

rispondere a queste domande e<br />

rappresentare quin<strong>di</strong> un importante<br />

strumento <strong>di</strong>agnostico a supporto<br />

delle decisioni dei me<strong>di</strong>ci»,<br />

conclude Dellacà.<br />

95

La ricerca<br />

politecnica<br />

continua…

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