Via Automation - un breve tour sul controllo automatico
lo scorso invernosi è tenuta a Stoccolma l'annuale "Settimana Nobel", una settimana dedicata alla commemorazione e alla celebrazione della scienza (1). Nell'ambito delle celebrazioni Nobel, i vincitori e le vincitrici del premio hanno tenuto conferenze su argomenti che spaziavano dal sistema immunitario alla meccanica quantistica. Nell'ambito di questa settimana e per prolungare i festeggiamenti, la città ha anche ospitato un grande festival delle luci, in cui sono state esposte alcune tecnologie all'avanguardia nel campo dei laser, dell'ottica e del projection mapping (2). Si veda ad esempio la foto qui sotto, scattata nel centro della città.
Ora, quando parliamo di scienza e tecnologia in generale, gli argomenti presentati dalle vincitrici e dai vincitori sono effettivamente quelli che potrebbero venire in mente per primi, ma forse non per chi ha una formazione nel campo del controllo automatico. Riprendiamo l'immagine sopra e approfondiamo bene perché.
A destra dello spettacolo di luci vediamo il Norrström, un fiume molto corto, ma molto interessante. Infatti Stoccolma è circondata da grandi quantità d'acqua, in particolare dal lago Mälaren a ovest e dal Mar Baltico a est. Il lago è la principale fonte di acqua dolce, ma dopo periodi di forti piogge o scioglimento della neve, in alcuni casi è necessario scaricare l'acqua in eccesso. In linea di principio, ciò può essere fatto attraverso il collegamento, via Stoccolma, con l'oceano. Tuttavia, il lago si trova a poco meno di 70 cm sul livello del mare, il che significa che in determinate condizioni meteorologiche l'acqua salata potrebbe rifluire nel lago, con conseguenze di vario tipo che sarebbe meglio evitare. Poiché non è possibile chiudere completamente il lago, nel 1943 è stato istituito un sistema di regolazione. In questo caso, la regolazione è resa possibile in particolare da chiuse, la cui strategia di controllo si basa su dati e modelli matematici meteorologici e idrologici in continuo miglioramento (3). (si veda il diagramma a blocchi inserito n un rapporto dell'Istituto meteorologico e idrologico svedese SMHI).
Nel diagramma a blocchi sopra riportato, si osserva un regolatore (Reglering) che interagisce con il livello dell'acqua sia del lago (Mälarens vattennivå) che dell'oceano (Havsnivå). Il fiume Norrström fa parte di questo "sistema a circuito chiuso", che collega il lago all'oceano. Questo tipo di diagrammi a blocchi sono al centro del campo della teoria del controllo e li rivedremo nei prossimi post quando parleremo più approfonditamente del "feedback" (4).
Questo sistema di regolazione è concentrato a Slussen e si è evoluto sin dalla prima chiusa installata dalla regina Cristina nel lontano 1642. La versione più recente della chiusa è progettata per adattarsi in modo robusto ai cambiamenti climatici (5), il che è affascinante dal punto di vista del controllo automatico.
Per quanto sia interessante questo sistema di regolazione dell'acqua, se tutto funziona bene la maggior parte delle persone non si accorge della presenza di un sistema di controllo così importante. Questa è una caratteristica comune dei sistemi di controllo, come è stato sottolineato in modo particolarmente chiaro non lontano da qui.
In particolare, Karl Johan Åström, professore a Lund e una delle figure di spicco nel nostro campo, ha descritto il controllo automatico come una tecnologia nascosta nel suo articolo del 1999 (6). Questa descrizione è diventata molto popolare in seguito, e a ragione. Ad esempio, il controllo automatico si applica praticamente a qualsiasi campo della scienza e dell'ingegneria ed è in gran parte un fattore abilitante, ma raramente è l'obiettivo finale in sé.
Forse la ragione migliore, come ribadito da Robert Bitmead, un'altra figura influente nel nostro campo, può essere sintetizzata come segue: (7) "Più un sistema di controllo funziona in modo perfetto, meno lo si nota".
L’esempio del canale di Stoccolma vuole proprio illustrare cio’: moltissimi sistemi di controllo passano inosservati, per come sono stati progettati.
Ad NCCR Automation e di consorzi di ricerca simili, lavoriamo per far progredire il settore. Per contestualizzare correttamente questi sviluppi, è importante vedere ciò chee’ già stato fatto, tuttavia ciò potrebbe essere complicato, specialmente per i neofiti, poiché alcune cose sono effettivamente "nascoste". Pertanto, per dare un ulteriore benvenuto ai neofiti e mostrare il nostro amato settore, miriamo a chiarire diversi argomenti fondamentali del controllo automatico in una breve serie di post e a dimostrare che il settore è effettivamente onnipresente e tutt'altro che misterioso.
Il mese scorso ho passeggiato per Stoccolma, ma nelle prossime settimane vi porterò a fare una piccola escursione attraverso la Svizzera. Esploreremo la Via Automation, parlando di mucche, funivie, caffè e altro ancora.
(1) https://www.nobelprize.org/ceremonies/nobel-week-2025/
(2) https://www.nobelprizemuseum.se/en/nobel-week-lights/ La prima immagine di questo articolo mostra la "Geometria Divina", vedi: https://www.nobelprizemuseum.se/en/nobel-week-lights/festival-2025/divine-geometry /
(3) https://miljobarometern.stockholm.se/content/docs/tema/klimat/Malaren/SMHI Forslag-ny -reglering-Malaren-rapport-2011.pdf Per ulteriori informazioni sulle loro strategie di controllo, consultare la pagina 13.
(4) Se non puoi aspettare, ascolta: https://www.incontrolpodcast.com/1632769/episodes/18193180-ep38-incontrol-guide-to-feedback
(6) https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/9781447108535_1.pdf
A pagina 1 "I sistemi di controllo automatico sono oggi onnipresenti. Sono presenti praticamente ovunque nelle nostre case, nell'industria, nei sistemi di comunicazione, in tutti i tipi di veicoli e negli strumenti scientifici. I sistemi di controllo stanno diventando sempre più fondamentali, pertanto un loro malfunzionamento porterà a un guasto dell'intero sistema. Nonostante ciò, non si parla molto del controllo automatico. È quindi opportuno definire questa tecnologia come "tecnologia nascosta".ˮ
