SUMMIT

Il progetto di ricerca SUMMIT ha l’obiettivo di concepire, specificare, realizzare e sperimentare attraverso applicazioni pilota reali, una piattaforma IoT (Internet of Things) configurabile, adattiva ed estensibile che abiliti l’integrazione e la gestione sicura e affidabile di smart objects (e.g. sensori, smartphone, tablets, apparecchiature programmabili, robot, etc.). Basata sull’adozione di SDN (Software-Defined Networks) e NFV (Network Function Virtualisation), la piattaforma sarà aperta ed interoperabile con altre piattaforme esistenti (e.g. FIWARE) al fine di interconnettere miliardi di smart objects e creare servizi e applicazioni IoT.

Il progetto ambisce a promuovere la piattaforma come il catalizzatore tecnologico per la realizzazione di un ecosistema aperto e dinamico su scala nazionale ed europea a supporto di applicazioni IoT ad uso sia pubblico che privato.

La piattaforma sarà basata su un’architettura aperta e modulare dove, le reti, gli smart objects, e le piattaforme IoT esistenti saranno integrate attraverso pattern che garantiscono il mantenimento di proprietà di sicurezza, privacy, dependability e interoperabilità semantica di applicazioni IoT.

Al fine di garantire nel tempo un’applicabilità sempre più ampia ed adeguata, la piattaforma sarà in grado di ospitare nuovi meccanismi di interoperabilità (i.e. nuovi pattern) ed offrirà capacità di auto-adattamento attraverso l’analisi dell’applicazione dei pattern in fase esecutiva (self-evolving). La piattaforma sarà validata tramite l’applicazione e la valutazione in tre scenari pilota reali afferenti ai domini Smart Building, Smart Health e Smart Manufacturing.

Per dare completezza al progetto di ricerca SUMMIT, si è valutato il raggiungimento del seguente obiettivo finale: la realizzazione di un’infrastruttura IoT evolvibile, dinamicamente configurabile e adattiva in grado di abilitare l’integrazione sicura e affidabile di smart objects, la loro gestione a tempo di esecuzione e l’adattamento, sia proattivo che reattivo, della loro configurazione, anche in caso di smart objects connessi a piattaforme IoT esistenti ed eterogenee.

L’infrastruttura interoperabile si basa su un framework architetturale dove la rete e gli smart objects sono integrati tramite patterns definiti in modo tale da abilitare l’interoperabilità semantica e che garantiscano caratteristiche di sicurezza, privacy e dependability delle applicazioni IoT. La piattaforma sarà estensibile, supportando l’introduzione di nuovi patterns di integrazione, e offrendo capacità di auto-adattamento attraverso l’analisi dei comportamenti e delle conseguenze dell’utilizzo dei diversi patterns in diversi contesti.

La piattaforma è suddivisa nei seguenti sotto-sistemi:

• il sistema di supporto a run-time, e cioè lo “stack software” necessario per l’esecuzione delle applicazioni IoT sviluppate per la piattaforma SUMMIT

• il sistema di supporto a design-time, e cioè l’insieme delle API, tool e documentazione utile ai progettisti/programmatori durante la fase di sviluppo di applicazioni IoT per la piattaforma SUMMIT

• sistema di sperimentazione ove vengono raccolti i risultati della sperimentazione di sviluppo in tre applicazioni IoT nei domini 
Smart-Building, 
Sanità, 
Smart Manufacturing.

• framework di assessment secondo una metodologia efficace ed in grado di validare in maniera oggettiva i risultati e monitorare le performance raggiunte.

Le applicazioni IoT sono sistemi distribuiti imponenti che possono essere costruiti attraverso l’integrazione di oggetti “smart”, componenti e sistemi operativi di domini tradizionalmente separati (e.g. ambienti intelligenti con apparecchiature, veicoli, computers, periferiche mobili, robot, e sensori) in un singolo ecosistema con risorse computazionali e interfacce utente condivise. Questi oggetti, che possono comunicare utilizzando protocolli differenti attraverso reti differenti ed eterogenee, hanno ruoli e caratteristiche diverse; producono e consumano dati che hanno rappresentazioni e significato non immediatamente riconciliabili; operano sotto un regime di controllo e disponibilità completamente distribuito; possono essere dislocati in ambienti fisici, infrastrutture di comunicazione ed IT parzialmente o completamente non protetti. Essi possono operare anche sotto la responsabilità di giurisdizioni differenti e talvolta non armonizzate.

Il progetto ha l’obiettivo di soddisfare le sfide tecnologiche riassunte nel seguito:

• Scalabilità della connettività IoT – Il numero di oggetti “smart” connessi attraverso connessioni senza fili che cresce rapidamente ha un impatto sulla banda wireless provocando un crescente numero di interferenze (a livello fisico o di accesso) e congestioni (a livello di accesso e di rete), che compromette la disponibilità di reti e sistemi. Per essere in grado di avere a che fare con il notevole incremento della richiesta di connettività di rete nelle applicazioni IoT, le reti dovrebbero fornire le risorse richieste automaticamente e programmare i dispositivi intermedi di rete in base al profilo ed ai privilegi delle periferiche richiedenti.

• Interoperabilità Semantica – A dispetto degli sviluppi nella standardizzazione dei protocolli di comunicazione, l’interoperabilità semantica è ancora limitata nelle applicazioni IoT che coinvolgono oggetti “smart” che operano attraverso piattaforme IoT differenti.

• Alta affidabilità, disponibilità e sicurezza delle composizioni di servizi IoT – Gli oggetti “smart”, le applicazioni IoT, e le loro piattaforme abilitanti sono spesso vulnerabili ad attacchi di sicurezza e alle mutevoli condizioni operative e di contesto che possono compromettere the affidabilità, disponibilità e sicurezza di alcuni dei suoi componenti (es. sensori, componenti di rete, componenti di livello applicativo). Garantire le proprietà di sicurezza, privacy, disponibilità e affidabilità di una applicazione IoT è ancora un problema particolarmente complesso, nonostante l’esistenza di vari meccanismi di sicurezza e privacy nelle piattaforme IoT esistenti.

Un programma di R&S che voglia affrontare le sfide sopra ricordate deve essere chiaramente guidata da obiettivi di business e dai requisiti che provengono delle aree chiave di applicazione del paradigma IoT, e che includono Smart Cities, Smart Transport, Smart Building, Smart Energy, Smart Industry, Smart Health, e Smart Living.

Le attività di EKA nel progetto di ricerca e sviluppo SUMMIT (SUpporto MultipiattaforMa per applicazioni IoT) sono le seguenti:

• “Metodologie e tecniche di apprendimento automatico statistico” con lo studio dei processi metodologici di trasformazione ed omogeneizzazione dei dati collezionati e le metodologie di apprendimento automatico, individuando, anche, variabili aziendali o ambientali al fine di abilitare i processi di estrazione delle informazioni insite nei dati stessi (Big Data Analytics).

• “Strumenti a supporto del processo di analisi ed omogeneizzazione dei dati” con l’individuazione di quegli strumenti (per lo più open source) già esistenti e che permettono di eseguire processi di omogeneizzazione e analisi del dato, che siano a supporto della metodologia definita nel punto precedente.

• Studio ed identificazione di due casi d’uso per l’applicazione di tecniche e strumenti di AI/ML per identificare e migliorare il funzionamento di applicazioni IoT: il primo afferente ai Modelli previsionali per applicazioni IoT in cui ci si è posto l’obiettivo di costruire modelli di previsione delle misure osservate dai sensori di un’applicazione IoT (ad esempio livello di batteria, temperatura, umidità, etc..); il secondo relativo al System’s Behaviour Modeling in cui l’obiettivo è di analizzare le informazioni sugli eventi di registro del sistema al fine di individuare dei possibili modelli di comportamento del sistema.

• “Processo di estrazione e definizione delle best practice per il controllo e monitoraggio dei sistemi IoT” ovvero lo studio e definizione di metodi e tecniche per la gestione della conoscenza intra ed inter-aziendale nonché la definizione e strutturazione di un repository per la storicizzazione della stessa.

• “Scenario e requisiti per l’applicazione nel Dominio Smart Manufacturing” all’interno dell’attività “Dettaglio dell’applicazione IoT e dei suoi requisiti” del Progetto SUMMIT, con lo scopo di studiare e monitorare i processi produttivi di un tipico scenario manifatturiero, al fine di poter definire i requisiti dell’applicazione pilota che si intende progettare e sviluppare.

• Progettazione ottimizzata di un’applicazione IoT tramite l’utilizzo del framework SUMMIT e sviluppo del prototipo dimostrativo.

• Progettazione e sviluppo di un framework di assessment di applicazioni IoT evoluto in grado di racchiudere le più moderne ed opportune metriche di valutazione quantitativa e qualitativa dei processi di sviluppo software in contesti IoT ed utilizzo dello stesso per la validazione dei casi pilota implementati nel Progetto SUMMIT

Nel seguito una mappa concettuale delle attività di Ricerca Industriale e Sviluppo Sperimentale svolte da EKA S.r.l. all’interno del Progetto SUMMIT (SUpporto MultipiattaforMa per applicazioni IoT) .