Le macchine che sussurrano agli edifici: il futuro del costruire

Mura parlanti, maniglie e porte sorprese a riconoscere in anticipo l’arrivo del padrone di casa. Dimore completamente informatizzate capaci di adattare luci, temperature e paesaggi sonori ai desideri di chi le abita. Sono scenari fantastici che affollano la filmografia distopica del secolo scorso, spesso impegnata a dipingere, a tinte prevalentemente fosche, epoche immaginarie proiettate in un futuro buono soltanto per universi di celluloide. Eppure il livello d’intelligenza raggiunto dai nostri ambienti costruiti, dalla casa agli uffici, oggi farebbe impallidire persino gli autori più visionari. La smart building è ormai ovunque. La sua traiettoria intercetta bisogni individuali e collettivi, annodandosi ad alcune delle più sfidanti questioni del XXI secolo: dall’energia agli impatti ambientali, sino all’irruzione dell’intelligenza artificiale nella vita quotidiana.

Ad inquadrare, con chiarezza adamantina, le possibilità e i limiti del fenomeno è il professor Fulvio Re Cecconi docente del Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito del Politecnico di Milano. Nella prestigiosa Università del capoluogo lombardo egli è Coordinatore del Corso di Laurea in Ingegneria Edile e delle Costruzioni ed è ai vertici tra gli esperti italiani di tecnologia applicata all’edilizia. Autore di numerosi libri e pubblicazioni scientifiche, è stato per oltre 10 anni segretario scientifico del gruppo di lavoro CIB W080 “Prediction of Service Life of Building Materials and Components”.

Sostenibilità e costruzione sono due termini che, nella percezione corrente sembrano stridere tra loro. Quali esperienze, progetti, cambiamenti culturali contribuiscono a rendere questi due mondi più contigui di quanto sembri?

«In effetti è difficile associare l’immagine di un cantiere alla sostenibilità e la situazione non è migliore se guardiamo il nostro ambiente costruito, in larga parte costituito da edifici e infrastrutture energeticamente inefficienti. Il miglioramento passa sicuramente attraverso un cambiamento culturale che, a mio modesto parere, è già iniziato nelle nuove generazioni. Dobbiamo essere in grado di seguire un percorso già tracciato. Pensiamo, ad esempio, alla certificazione dei consumi degli elettrodomestici. Si è definita una metrica condivisa, il kWh (lì è stato facile perché esisteva già, per gli edifici e le infrastrutture sarà un po’ più complicato), si sono definiti dei limiti e, molto importante, si è trovato un modo di comunicare all’utente semplice e coinvolgente. La targhetta con la classe energetica dell’elettrodomestico con i colori verde, giallo e rosso è facile da comprendere e ha coinvolto l’utente, per questo ha aiutato nella transizione a elettrodomestici più efficienti. L’utente ha capito che ha dei benefici, anche economici, se investe di più all’inizio comprando un elettrodomestico più efficiente. Nel settore delle costruzioni non abbiamo ancora una metrica condivisa, oltre alla valutazione del Life Cycle Assessment (LCA, attualmente standardizzata dalle norme ISO 14040 e ISO 14044) si sono diffusi parecchi sistemi di misura della sostenibilità basati su punteggio come il LEED, per citare quello forse più conosciuto. Successivamente si sono introdotti criteri a punteggio che combinano sostenibilità e benessere, strada sicuramente interessante e, più recentemente, sistemi a punteggio che valutano l’adattabilità o la riciclabilità degli edifici. Insomma, non esiste una metrica condivisa per valutare la sostenibilità dell’ambiente costruito.

Definita la metrica e i relativi limiti accettabili, sarà necessario trovare il modo migliore di comunicarla agli utenti perché questi siano coinvolti nella ricerca di sostenibilità del settore. Ad esempio, se pensiamo alla certificazione energetica degli edifici, non possiamo non osservare che ha fallito in alcuni dei suoi obiettivi. Per esempio, ricercatori e operatori del mercato non sono unanimi nel definire il rapporto tra valore di mercato dell’edificio e sua certificazione energetica. È questo probabilmente lo scoglio culturale più importante da superare, far capire agli utenti di infrastrutture ed edifici l’importanza della sostenibilità degli stessi e convincerli che un eventuale maggiore costo per ottenere maggiore sostenibilità è un onere affrontabile».

Come la cognitive building può aiutarci a fronteggiare i problemi di efficientamento energetico?

«Nel brevissimo periodo sarebbe sufficiente che la tecnologia venisse usata per comunicare meglio agli utenti l’impatto, in termini ambientali e sociali, delle proprie azioni al fine di aumentare la sostenibilità delle nostre attività negli edifici e, di conseguenza, degli edifici stessi. Le faccio un esempio personale che credo sia comune alle persone meno giovani. Appena presa la patente, purtroppo tanti anni or sono, guidavo un’utilitaria che sul cruscotto aveva solamente il tachimetro e il mio obiettivo, guidando, era quello di vedere il fondoscala dello stesso. Oggi l’auto che guido ha al centro del quadrante l’indicatore del consumo istantaneo e il mio obiettivo è diventato quello di consumare meno. È cambiata solo la “comunicazione” tra me e la macchina e questo ha ingenerato un comportamento più sostenibile. Edifici cognitivi, connessi in smart grid, saranno in grado in brevissimo tempo di comunicarci quale sarebbe il comportamento virtuoso, starà poi a noi utenti adottarlo o meno.

Più a lungo termine sarà possibile demandare all’edificio alcune decisioni sull’uso dell’energia. L’esempio più semplice è quello dell’uso dei grandi elettrodomestici, penso a lavatrici e lavapiatti connesse all’edificio alle quali chiederemo di avere i panni o i piatti lavati entro un orario a noi comodo e non di iniziare a una determinata ora. I cicli di lavaggio verranno attivati poi dall’edificio cognitivo in funzione degli obiettivi di risparmio energetico. Vista la transizione verso la mobilità elettrica, importanti sono anche le prime sperimentazioni che si stanno facendo dell’uso delle autovetture come luogo di stoccaggio dell’energia. In questo caso gli edifici e le reti elettriche intelligenti sono in grado di ottimizzare i picchi di consumo per migliorare la sostenibilità ambientale, utilizzando al massimo l’energia prodotta con fonti rinnovabili».

Le nuove frontiere della tecnologia dei materiali riducono l’impatto ambientale della costruzione. Come avviene in concreto e quali sono le innovazioni coinvolte?

«Non sono un esperto di materiali per cui mi è molto difficile rispondere a questa domanda. Se ci focalizziamo sull’Italia e sulle tecniche costruttive comunemente utilizzate nel nostro paese appare chiaro che lo sforzo che molti ricercatori stanno portando avanti per creare calcestruzzi a ridotto contenuto di energia grigia o incorporata è sicuramente un punto di svolta. Siamo arrivati a costruire edifici che non consumano quasi più energia e quindi lo sforzo futuro si deve rivolgere verso la riduzione della “embodied energy”. Le strutture negli edifici ordinari realizzati in Italia sono le parti che contribuiscono maggiormente nella fase di costruzione all’energia incorporata dell’edificio e quindi ridurre quella diventa molto importante. Agli inizi di agosto lo Stato della California ha approvato un nuovo “building code”, che possiamo vedere come il loro regolamento edilizio, contenente limiti alla “embodied energy” dei nuovi edifici a partire da luglio 2024. Penso che questa sia la strada da seguire anche in Europa».

Che connubio esiste e a quale livello di sperimentazione tra AI ed edilizia intelligente?

«L’intelligenza artificiale, in tutte le sue forme, ha pervaso il mondo delle costruzioni, non solo l’edilizia, e si trovano applicazioni in ogni fase del processo, dall’ideazione alla costruzione all’uso e gestione dei manufatti. In alcuni casi abbiamo anche superato lo stadio di sperimentazione, esistono sul mercato prodotti commerciali ben sviluppati. Edifici (ma anche infrastrutture) cognitivi si basano fortemente sull’intelligenza artificiale. Oggigiorno si utilizzano, ad esempio, reti neurali convoluzionali (CNN) per ottimizzare l’uso degli spazi e garantire la sicurezza delle persone monitorando in tempo reale l’affollamento degli spazi (la rete conta le persone in una stanza e verifica che non si superi il limite prefissato per la stessa) o eventuali persone che rimangono a terra a causa di un infortunio o di un malore.

La digitalizzazione ha portato anche il settore delle costruzioni, tradizionalmente arretrato rispetto ad altri comparti industriali, a produrre enormi quantità dove l’applicazione dell’intelligenza artificiale non è più solo possibile ma diventa necessaria. Senza non saremmo in grado di estrarre dai dati le informazioni necessarie per correttamente progettare, costruire, gestire e smaltire edifici e infrastrutture. Fino ad oggi le applicazioni più frequenti della AI sono state nella fase d’uso, principalmente legate all’ottimizzazione dei consumi energetici, e nella fase progettuale, quasi sempre per la generazione e l’ottimizzazione delle forme. L’avvento dei modelli LLM, tipo ChatGTP per intenderci, ha prodotto sperimentazioni embrionali nella fase di progettazione molto promettenti. Alcuni ricercatori sono stati in grado di produrre automaticamente il capitolato tecnico della parte strutturale di un edificio, ma sono sicuro che quegli stessi modelli saranno utilizzati anche in altre fasi del ciclo di vita degli edifici. I maggiori vantaggi, a mio parere, si avranno applicando l’AI nelle scelte politiche e strategiche di gestione del patrimonio costruito ed è lì che molti ricercatori stanno concentrando i propri sforzi».