Un sistema di IA che ottimizza il comfort negli spazi condivisi

In ufficio è troppo freddo? In biblioteca fa troppo caldo? Aumentiamo il riscaldamento? Abbassiamo il condizionatore? La gestione della temperatura negli ambienti chiusi è un tema sempre complicato, soprattutto quando ci si trova in spazi grandi e condivisi.

Una possibile soluzione arriva ora dal Campus di Cesena dell’Università di Bologna. Nel nuovo edificio del Campus è stato infatti sperimentato un algoritmo, basato su sistemi di intelligenza artificiale, in grado di predire il livello di benessere ambientale percepito e di indicare di conseguenza la temperatura ideale per accontentare i bisogni di tutte le persone presenti nell’ambiente e ridurre contestualmente i consumi di energia degli edifici.

Presentato con un articolo sullo IEEE Sensors Journal, il sistema integra una serie di dati ambientali raccolti durante la vita universitaria del Campus da sensori e dispositivi connessi in rete con i feedback in tempo reale di chi si trova nella stanza monitorata.

"Tramite sensori e dispositivi elettronici possiamo raccogliere e interpretare in tempo reale dati ambientali, come temperatura, umidità, livelli di anidride carbonica e di particolato, ma anche, soprattutto, il benessere percepito dagli occupanti dello spazio", spiega Marco Tartagni, professore al Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione "Guglielmo Marconi" dell'Università di Bologna, tra gli autori dello studio. "L'algoritmo che abbiamo sviluppato utilizza quindi questi input per generare modelli dinamici e adattativi che consentono di migliorare la salubrità, l’efficienza energetica e il comfort percepito".

L’idea è nata dall’esperienza diretta di un gruppo di ricerca attivo al Campus di Cesena dell’Università di Bologna. Con la condivisione quotidiana di ambienti molto diversi – aule, laboratori e uffici – anche piccole questioni climatiche possono infatti diventare ostacoli alla concentrazione e al benessere di studenti e ricercatori.

Oggi però l’innovazione tecnologica può essere di grande aiuto per superare questi ostacoli, grazie alla diffusione di sensori efficienti ed economici e grazie allo sviluppo di sistemi wireless che rendono molto facile la raccolta, la trasmissione e l’elaborazione dei dati ambientali.

A partire da questi presupposti, gli studiosi hanno sviluppato un algoritmo basato su tecniche di intelligenza artificiale capace di adattare le condizioni ambientali degli spazi alle reali esigenze delle persone che li abitano.

"L'utilizzo di tecniche di IA aggiunge un livello di flessibilità e intelligenza contestuale che permette un controllo più fine delle condizioni ambientali, coniugando così risparmio energetico e benessere", dice Tartagni. "In questo modo, il sistema segna un passo concreto verso la definizione di ambienti universitari e lavorativi più sani, inclusivi e intelligenti, con un’attenzione particolare all’uso efficiente dell’energia".

Grazie a una serie di sensori collegati in rete, il sistema monitora in tempo reale undici parametri ambientali, sia interni che esterni alla sala in cui è installato. In parallelo, le persone che frequentano quel luogo (studenti, ricercatori, docenti) sono invitate più volte al giorno, per un periodo di tempo limitato, a valutare il loro livello di benessere percepito, segnalando, ad esempio, se sentono troppo caldo o troppo freddo. Dopo una fase di addestramento, il sistema diventa così in grado di definire, sulla base dei soli dati raccolti, la temperatura ideale per massimizzare la soddisfazione ambientale di tutti.

“Abbiamo testato il sistema in tre diversi ambienti e i risultati mostrano un notevole aumento della soddisfazione delle persone rispetto ai parametri ambientali”, aggiunge Tartagni. “Il prossimo passo sarà applicare questo modello alla gestione di interi edifici, in modo da permettere un controllo ottimale della temperatura, umidità e qualità dell'aria”.

L’algoritmo è stato integrato e testato grazie a una piattaforma IoT (Internet of Things) flessibile sviluppata da TAUA, una startup innovativa di Bologna attiva nel settore del monitoraggio intelligente per ambienti civili e industriali. La collaborazione con l’Alma Mater è nata nell’ambito del progetto di ricerca europeo LoLiPoP IoT, finanziato da Chips Joint Undertaking e dal Ministero delle Imprese e del Made in Italy, coordinato a livello di Ateneo dal prof. Aldo Romani. Il progetto ambisce a migliorare la diffusione e le prestazioni energetiche di questi dispositivi, combinando tecnologie elettroniche ed intelligenza artificiale.

Lo studio è stato pubblicato su IEEE Sensors Journal con il titolo “IoT-Based Indoor Thermal Comfort Prediction Using Multivariate Statistical Analysis”. Gli autori sono Marco Tartagni, Aldo Romani, Oumaima Afif e Gaetano Ingenito dell'Advanced Research Center on Electronic Systems "Ercole De Castro" (ARCES), insieme a Marco Bellomo e Andrea Romagnoli di TAUA Società Benefit.