Dossier

Scenari di vita quotidiana nel 2015

Le parole d’ordine proposte dai Telecom Italia Lab per la quotidianità del futuro, integrazione e comunicazione, saranno rese possibili dai collegamenti in banda larga basati sull’ADSL, sulle fibre ottiche e sui sistemi wireless (senza fili) oggi in corso di sviluppo.

Ecco come potrebbe svolgersi, secondo la loro visione, una giornata qualunque della nostra vita tra una decina d’anni.

La sveglia è data da un televisore che ci racconta le notizie di nostro interesse, che ha selezionato e raccolto automaticamente durante la notte, costruendo un telegiornale su misura per noi.

Alle finestre i vetri sono fatti di un materiale speciale, che all’ora della sveglia da opaco diventa trasparente (e viceversa la sera, quando andiamo a dormire). Durante il giorno poi i vetri si puliscono da soli, sfruttando l’energia della luce solare.

La doccia si fa in fretta, non c’è bisogno di asciugarsi: invece dell’acqua si usano infatti ultrasuoni, simili a quelli con cui il dentista ci pulisce i denti, ma di intensità molto minore.

Sullo specchio del bagno poi possiamo continuare a guardare il notiziario, oppure un cartone animato, mentre ci radiamo o ci pettiniamo. Intanto il WC fa l’analisi delle nostre urine, per controllare che la salute sia a posto.

I vestiti che indossiamo sono fatti di stoffe intelligenti e si adattano alla persona che li porta; se si ingrassa, per esempio, si deformano da soli. Giacche e camicie hanno l’auricolare inserito nel colletto e sulla manica un piccolo schermo su cui leggere gli SMS.

La casa stessa è un ambiente intelligente, con tanti sensori nei muri che le permettono per esempio di riconoscere chi c’è nelle varie stanze. Quando usciamo chiude da sola a chiave la porta, chiama l’ascensore e gli comunica a che piano deve portarci.

I mobili sono ricoperti di una pellicola refrattaria alla polvere, che la fa cadere a terra. Mentre siamo fuori l’aspirapolvere intelligente, che appena acquistato ha imparato da solo a conoscere la casa, esce dalla sua base di ricarica e pulisce autonomamente tutte le stanze.

Come ufficio possiamo usare una piccola scrivania computerizzata con davanti uno specchio parabolico, su cui appare una ricostruzione tridimensionale dei nostri interlocutori e della sala-riunioni: un ambiente di realtà virtuale immersiva al cui interno possiamo muoverci e interagire con gli oggetti, quasi come se li toccassimo davvero.

Tutti i dati di cui abbiamo bisogno per l’attività del nostro ufficio, naturalmente, stanno comodamente dentro una chiavetta USB che portiamo sempre con noi; possiamo perciò usare come ufficio la prima postazione virtuale libera, ovunque essa si trovi.

Mentre leggiamo o studiamo possiamo ascoltare musica senza disturbare gli altri, grazie a impianti direzionali che sono l’analogo sonoro dell’occhio di bue luminoso nei teatri: in molti punti della casa ci sono schermi trasparenti che sono in realtà altoparlanti e focalizzano le onde sonore in volumi di spazio specifici e limitati, con dimensioni dell’ordine di 50 cm.

Il telefono non esiste più in quanto tale, ma può stare dentro a tanti oggetti diversi: il bambino può conversare con i nonni lontani parlando all’orsacchiotto, la mamma usa Skype mentre lavora al computer, il padre in cucina usa un cellulare da polso.

Gli acquisti si fanno via Internet, perché il commercio in rete è diventato la norma; non soltanto abbatte il costo delle catene distributive, ma consente di usare sistemi di negoziazione in rete, simili all’odierno eBay, per creare una propria attività d’affari.

I nuovi materiali intelligenti (smart material) tornano utili anche per la salute. Se ci siamo tagliati, il cerotto ha un mini-schermo che informa sulla presenza di infezioni e dice quanto manca alla guarigione, senza che lo si debba togliere per controllare la ferita.

Se ci ammaliamo, il medico ci inserisce direttamente sotto la pelle biosensori e speciali pillole-serbatoio: i sensori riconoscono particolari proteine e comunicano con un minuscolo centro-servizi nella pillola che ordina il rilascio di specifiche sostanze, per esempio l’insulina se siamo diabetici.

Queste innovazioni nel 2006 possono apparirci fantascientifiche; ma in alcuni casi, in realtà, stanno già oggi iniziando ad affacciarsi sul mercato di consumo.

Scenari futuribili come questi, a seconda dei punti di vista, possono apparire come ipotesi da sogno oppure da incubo: i tecnofili li troveranno esaltanti, mentre altri potrebbero obiettare che l’enfasi è sulla quantità piuttosto che sulla qualità della vita.

Ai Telecom Italia Lab in ogni caso li prendono molto sul serio, e la divisione Home & Office Networks è impegnata a studiarne la fattibilità.

Si tratta di progettare reti di telecomunicazioni di tipo nuovo, in cui gli oggetti domestici sono dotati di microscopici ricetrasmettitori e si passano l’un l’altro informazioni senza avere bisogno di una infrastruttura di rete fissa a cui connettersi.

L’obiettivo è far sì che, con l’azione congiunta di Internet, reti wireless di sensori e opportuni attuatori, l’interazione tra uomo e macchina non sia più cosciente ma diventi parte dei gesti naturali della vita quotidiana.

Anche per questa ragione i Telecom Italia Lab sono stati tra i primi in Europa a sperimentare il nuovo standard a 128 bit IPv6 (Internet Protocol version 6) per lo scambio di pacchetti di dati tra dispositivi elettronici collegati in rete.

L’attuale protocollo IPv4 consente di assegnare un massimo di 4.3 miliardi di indirizzi distinti: non è quindi sufficiente per tutti gli abitanti della Terra, tanto meno se si immagina che ciascuno di noi debba poter disporre di un gran numero di apparecchi.

Con l’IPv6 il numero degli indirizzi disponibili diventa invece astronomico (3.4•1038) e tale da soddisfare qualsiasi esigenza di domotica ipotizzabile per il futuro.

Il laboratorio di compatibilità elettromagnetica

Per ritornare con i piedi per terra, consideriamo il caso di un appartamento in cui ci siano un computer, un decoder televisivo e un impianto stereo collegati tra loro e a Internet attraverso un sistema wi-fi (wireless-fidelity), che è l’equivalente di una rete locale LAN senza fili.

Questa situazione è già oggi di attualità, perché il wi-fi sta iniziando a diffondersi in tutti quei contesti ove i più semplici sistemi wireless come il Bluetooth, che coprono soltanto un raggio di circa 10 metri, non risultano adeguati.

Ebbene, che cosa succede se nella cucina di quell’appartamento si accende il forno a microonde?

I forni a microonde dovrebbero essere perfettamente schermati, così da non disperdere radiazioni nell’ambiente esterno. È possibile però che con il tempo la schermatura si deteriori e il forno inizi a “perdere” microonde.

Ciò può mandare completamente in confusione un sistema wi-fi: esso infatti lavora esattamente alla stessa frequenza del forno a microonde, 2.4 GHz, ma il forno ha una potenza un milione di volte maggiore; basta quindi una perdita minima dal forno per provocare interferenze che sono fatali al sistema di comunicazione senza fili.

Questo è un esempio di problema che richiede uno studio preventivo della compatibilità elettromagnetica.

Ai TILab di Torino l’analisi avviene all’interno di una “camera anecoica” tra le più grandi d’Europa, un parallelepipedo con pareti metalliche di 22 m di lunghezza, 14 m di larghezza e 10 m di altezza.

Questo enorme locale, completamente schermato dai campi elettromagnetici del mondo esterno, a prima vista assomiglia alle stanze insonorizzate degli studi di registrazione musicali.

Le pareti infatti sono tappezzate da migliaia di piramidi che hanno la funzione di assorbire le onde elettromagnetiche, così che nel locale si possano studiare gli effetti di onde pure e controllate, mentre il pavimento metallico simula la riflessione da parte del suolo.

Se però negli studi audio, per smorzare la riflessione dei suoni, sono sufficienti piramidi di gommapiuma alte pochi centimetri, qui invece ogni piramide è fatta di spugna di grafite ed è alta più di 2 metri; infatti la lunghezza d’onda del segnale dei telefonini, per esempio, è dell’ordine di 10 cm (corrispondente a frequenze di 2.0–2.4 GHz).

Nelle camere anecoiche si possono bombardare con “cannoni elettromagnetici” le apparecchiature da testare, verificare che durante il loro funzionamento non generino disturbi elettromagnetici e studiare in particolare l’effetto delle interferenze dovute alle emissioni di altre apparecchiature, come i sistemi di telecomunicazione.

Per capire l’importanza di questo fenomeno, si pensi di aver lanciato un sasso in uno stagno: analizzando le onde che arrivano sulla sponda, sarà possibile ricostruire la posizione e l’intensità dell’impatto. Se però nel frattempo è stato gettato un altro sasso, l’interferenza complica la struttura delle onde in arrivo e la loro analisi diventa molto difficile.

Questo problema è assai rilevante per il GSM, il sistema di telefonia mobile oggi più diffuso (e spesso chiamato 2G, cioè di seconda generazione).

Per evitare le interferenze durante le comunicazioni, infatti, è necessario assegnare a ciascun telefonino GSM attivo una parte diversa dello spettro di frequenze.

Inoltre quando si cambiano le frequenze, per esempio perché il traffico aumenta e occorre ridurre le dimensioni delle celle aggiungendo nuove antenne, bisogna procedere a un delicato piano di ri-assegnazione delle frequenze.

Il problema delle interferenze è superato dall’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), che è il sistema di telefonia mobile 3G, di terza generazione.

Esso infatti assegna un codice numerico a ciascun pacchetto di dati che viene trasmesso da ciascun telefonino: in questo modo l’antenna riconosce il pacchetto, indipendentemente dalla frequenza a cui è stato trasmesso, e può metterlo insieme agli altri pacchetti di quello stesso apparecchio.

Per questa ragione l’UMTS può avvalersi della speciale tecnica chiamata spread spectrum (espansione o diffusione di spettro), che è sfruttata anche per le trasmissioni in banda larga come l’ADSL.

Il segnale viene trasmesso su una banda di frequenze molto più ampia di quella dell'informazione contenuta nel segnale stesso: così si migliora il rapporto segnale/rumore, si eliminano le interferenze e si consente l'utilizzo contemporaneo della stessa gamma di frequenze da parte di più utenti.

Uno stesso cellulare può allora trasmettere simultaneamente su tante frequenze diverse: se il segnale non passa su una frequenza, perché già impegnata, i dati passeranno su un’altra.

La stessa tecnica consente anche di ridurre la potenza specifica del segnale trasmesso, che così si mimetizza nel rumore radio di fondo e sfugge più facilmente alle intercettazioni.