PROGRAMMA BANDO PRIN - D.D. 104 DEL 2 FEBBRAIO 2022 (PRIN 2022)

TITOLO DEL PROGETTO: A metamaterial-based device for attenuating surface gravity waves (META)

Settore PE3_14 - codice 2022WKRYNL_002 - Misura M4C2 – Investimento 1.1 “Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale (PRIN)”

CODICE CUP: D53D23002420006

Budget: € 84.894

P.I. o Responsabile U.R.

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità

Prof. Miguel ONORATO, Università degli studi di Torino (P.I.)

Prof. Michele MOSSA, Politecnico di Bari, Vice PI e responsabile della UO Poliba

Dott. Paolo PEZZUTTO, Consiglio Nazionale delle Ricerche, responsabile della UO CNR

Breve descrizione del progetto

Il progetto PRIN 2022 “A metamaterial-based device for attenuating surface gravity waves” mira allo sviluppo di dispositivi innovativi per il controllo e l’attenuazione del moto ondoso basati su concetti di metamateriale applicati all’idrodinamica. L’idea consiste nell’utilizzo di array di elementi galleggianti sommersi, costituiti da sfere cave vincolate al fondo tramite cavi, che si comportano come sistemi oscillanti. Interagendo con le onde incidenti, tali elementi modificano la propagazione attraverso riflessione, trasmissione e dissipazione dell’energia, con meccanismi analoghi ai metamateriali basati su risonanza locale. Il progetto è stato sviluppato con un approccio integrato sperimentale–numerico. Le prove sono state condotte in un canale ondoso di 45,20 m con sfere di diametro 7,2 cm, testando diverse configurazioni di densità. Parallelamente, è stato implementato un modello numerico tridimensionale SPH (DualSPHysics), capace di simulare superfici libere e interazioni fluido-struttura, includendo turbolenza (SPS) e sistemi di generazione/assorbimento onde (AWAS).

Finalità

L’obiettivo principale è dimostrare la possibilità di controllare la propagazione delle onde tramite dispositivi ispirati ai metamateriali, ottenendo un’attenuazione efficiente dell’energia ondosa per applicazioni di protezione costiera. Un aspetto centrale è la comprensione dei meccanismi fisici di interazione onda–sistemi oscillanti, in particolare risonanza e accoppiamento dinamico, fondamentali per amplificare riflessione e dissipazione. Il progetto mira inoltre a identificare configurazioni ottimali (geometria, densità, condizioni d’onda) e a sviluppare modelli numerici affidabili, supportati da dataset sperimentali ad alta risoluzione.

Risultati attesi

Tra i risultati attesi vi era la dimostrazione dell’efficacia di configurazioni metamateriali nel modificare la propagazione ondosa e attenuarne l’energia. Era prevista l’individuazione delle condizioni operative ottimali e l’evidenziazione di fenomeni di risonanza, con conseguente aumento della riflessione. Inoltre, si puntava alla quantificazione dei coefficienti di riflessione e trasmissione e alla raccolta di dataset sperimentali dettagliati. Dal punto di vista numerico, l’obiettivo era validare un modello SPH tridimensionale capace di riprodurre onde e interazioni fluido-struttura, fornendo strumenti utili alla progettazione.

Risultati raggiunti

È stata realizzata una campagna sperimentale estesa con diverse configurazioni di array e onde regolari (altezze 2–4 cm, frequenze 0,6–2,0 Hz). I risultati hanno mostrato una forte dipendenza dell’attenuazione da frequenza e configurazione, con picchi di riflessione intorno a 1,1 Hz e 1,6 Hz, associati a fenomeni di risonanza. Le misure (sonde resistive e ADV) hanno fornito dataset ad alta risoluzione, inclusi profili verticali di velocità, utili per l’analisi dettagliata dei campi di moto. Il modello SPH (fino a ~22 milioni di particelle) ha riprodotto con buon accordo superficie libera e velocità, confermando la capacità di simulare i fenomeni osservati. Nel complesso, è stato dimostrato che gli array di sfere si comportano come metamateriali idrodinamici efficaci, in grado di ridurre significativamente l’energia ondosa, con la risonanza come meccanismo chiave. L’approccio integrato sperimentale–numerico si è rivelato solido e promettente per applicazioni future nella protezione costiera.

Alcuni paper già pubblicati (altri sono in via di pubblicazione)

• De Padova, Diana, Barbato, Giuliana, Lapietra, Isabella, Lisco, Stefania Nunzia, Mastronuzzi, Giuseppe, Mercogliano, Paola, Mossa, Michele, Rizzo, Angela (in stampa). Beneath the Surface: How Climate Change Intensifies Erosion and Suspended Sediment Loads. EARTH SYSTEMS AND ENVIRONMENT, ISSN: 2509-9426, doi: 10.1007/s41748-025-00871-0

• Calvo, L., De Padova, D., Onorato, M. et al. SPH modelling of wave attenuation by an array of submerged resonators and vorticity generation mechanism. Environ Fluid Mech 25, 21 (2025). https://doi.org/10.1007/s10652-025-10034-4

• De Serio, Francesca, De Padova, Diana, Ben Meftah, Mouldi, Mossa, Michele (2025). A framework for data analysis from long-term monitoring in anthropized coastal areas. JOURNAL OF ECOHYDRAULICS, vol. 10, p. 366-388, ISSN: 2470-5357, doi: 10.1080/24705357.2024.2428959

• Mossa, Michele, De Padova, Diana, Onorato, Miguel (2025). Damping of solitons by coastal vegetation. JOURNAL OF FLUID MECHANICS, vol. 1002, A45, ISSN: 0022-1120, doi: 10.1017/jfm.2024.1185

• Mossa, Michele, De Padova, Diana (2025). Interaction between waves and vegetation. SCIENTIFIC REPORTS, vol. 15, 6157, ISSN: 2045-2322, doi: 10.1038/s41598-025-89627-4

• De Padova, Diana, Ben Meftah, Mouldi, Mossa, Michele (2025). Theoretical and numerical investigation of wave attenuation on vegetated seabeds. EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS, vol. 50, e70054, ISSN: 0197-9337, doi: 10.1002/esp.70054

• Mossa, Michele; Pezzutto, Paolo; Onorato, Miguel. TESTING THE TWO-DIMENSIONAL RESPONSE OF A METAMATERIAL-BASED DEVICE FOR ATTENUATING SURFACE GRAVITY WAVES - (2024). 38th International Conference on Coastal Engineering Rome 8-14 September 2024).

• de serio, mossa, de padova, ben meftah (2024). PLUNGING WAVES IN THE INNER SURF ZONE AND BURGERS-LIKE TURBULENCE. In: Proceedings of 38th International Conference on Coastal Engineering. Roma, Italy, September 8– 14 2024

• De Padova, Diana, Mossa, Michele (2020). Hydrodynamics of Regular Breaking Wave. In: Geophysics and Ocean Waves Studies. doi: 10.5772/intechopen.94449

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: quAntitative Imaging of VAScular dysregulation as a funCtional basis for aUtoimmune disordErs and tumorS (AI-VASCUES)

CODICE CUP: D53D23003480006

Budget: € 55.045

P.I. o Responsabile U.R.: Vitoantonio Bevilacqua

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità
Politecnico di Torino
Università degli Studi di Torino
Università degli Studi di Bari

Breve descrizione del progetto

Il progetto AI-VASCUES ha investigato la disregolazione vascolare come biomarcatore funzionale condiviso tra condizioni autoimmuni/infiammatorie e tumori, sfruttando l’imaging fotoacustico (PA) quantitativo per visualizzare e analizzare in modo non invasivo le reti vascolari. La direzione tecnologica principale del progetto è stata quella di abilitare l’imaging PA volumetrico e funzionale utilizzando una sonda ecografica lineare convenzionale e l’illuminazione multi-angolo, supportata da metodi di intelligenza artificiale per la ricostruzione, la riduzione degli artefatti e l’analisi automatizzata.

Finalità

La finalità del progetto ha riguardato lo sviluppo di una pipeline di imaging e analisi in grado di estrarre parametri quantitativi vascolari (e, ove possibile, metabolici) correlabili con endpoint clinicamente rilevanti. Nel piano originale, la traduzione clinica si concentrava su due casi d’uso di riferimento, infiammazione del tendine d’Achille e carcinoma cutaneo a cellule squamose, utilizzando le informazioni vascolari derivate dall’imaging PA come principale indicatore, con l’obiettivo a lungo termine di supportare biomarcatori clinicamente utilizzabili della disregolazione.

Risultati attesi

I risultati attesi includevano: (i) un sistema di acquisizione PA/US robusto, con illuminazione multi-angolo ottimizzata e compatibile con sonde lineari; (ii) metodi di ricostruzione e di miglioramento/analisi delle immagini PA basati su intelligenza artificiale (incluse strategie specifiche per geometrie a vista limitata); e (iii) una validazione progressiva, da simulazioni e studi su phantom fino a studi preclinici/clinici, finalizzata a consentire la valutazione quantitativa delle firme vascolari associate a processi infiammatori e tumorali.

Risultati raggiunti

AI-VASCUES ha prodotto risultati abilitanti a supporto della successiva traduzione clinica: un sistema sperimentale di imaging 3D PA/US basato su sonda lineare; un’ampia attività di ingegneria della sicurezza e caratterizzazione del sistema; due approvazioni etiche; studi preliminari di fattibilità in vivo su volontari sani; metodi basati su intelligenza artificiale per il miglioramento delle immagini e l’analisi automatizzata; nonché attività di benchmarking, supportate da simulazioni e phantom, delle strategie di ricostruzione volumetrica per acquisizioni a vista limitata. In parallelo, i progressi clinici sono stati mantenuti attraverso sviluppi complementari nell’analisi dei tendini (imaging 3D/ecografia quantitativa) e in studi di ambito dermatologico mediante tecniche di imaging ottico biomedicale, come la LC-OCT.

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: LOREN - LOw-delay congestion control for REal-time applications over the iNternet

CODICE CUP D53D23000960006

Budget: € 135.200

P.I. o Responsabile U.R.: Prof. Ing. Saverio Mascolo

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità: La Sapienza, Roma

Breve descrizione del progetto

Il controllo della congestione nelle reti a pacchetto è stato storicamente finalizzato per evitare il sovraccarico garantendo al tempo stesso una alta utilizzazione della rete, ed è stato realizzato con il controllo di congestione nel TCP. 

Oggi, la crescente diffusione di applicazioni real-time - quali videoconferenza,  realtà virtuale, controllo remoto anche da satelliti LEO -  richiede anche un controllo della latenza. In questo contesto, il progetto mira a sviluppare un algoritmo capace di controllare sia la congestione sia i ritardi di trasmissione.

L’approccio proposto si basa sulla teoria del controllo per progettare soluzioni con proprietà di stabilità ed efficienza formalmente dimostrabili. L’algoritmo è applicabile sia a reti cablate sia a scenari 5G caratterizzati da elevata variabilità e connettività intermittente, dove i protocolli TCP tradizionali risultano meno efficaci. Pur rispettando il principio end-to-end, si considerano anche funzionalità avanzate di rete come SDN, ottimizzazioni cross-layer e telemetria in-band.  

Finalità

La finalità del progetto è quella di superare i limiti del TCP tradizionale, utilizzando la teoria del controllo per un nuovo protocollo low-delay. Il progetto mira inoltre a integrare il controllo a diversi livelli dello stack di rete, dal trasporto fino al livello applicativo, affrontando problematiche quali la sincronizzazione nei sistemi distribuiti, l’adattamento dinamico delle risorse e il controllo di congestione nelle comunicazioni veicolari.

Risultati attesi

I risultati attesi comprendono lo sviluppo di un quadro teorico rigoroso per la modellazione e l’analisi dei sistemi di controllo della congestione e della latenza per traffico real-time. Le simulazioni avanzate e i test su reti reali, incluse reti di produzione e testbed 5G, dovranno mostrare performance superiori in termini di congestione, utilizzo del canale e latenza.

Dal punto di vista applicativo, il progetto punta a migliorare significativamente qualità e affidabilità delle comunicazioni per applicazioni time-sensitive, con rilevanti ricadute scientifiche, tecnologiche e socio-economiche.

Risultati raggiunti  

È stato progettato e implementato l’algoritmo QUIC-DC (QUIC delay control), capace di sfruttare la variazione del ritardo one-way per anticipare l’evento di congestione consentendo di controllare il queuing delay. Le valutazioni sperimentali, in ambienti controllati e reali (incluse reti satellitari LEO), mostrano una significativa riduzione di latenza e perdite, mantenendo efficienza e fairness.

Sono stati inoltre ottenuti risultati rilevanti nello streaming: una strategia di sincronizzazione distribuita del playback basata su consenso e controllo event-triggered, con ridotto carico di comunicazione, e un algoritmo di Adaptive Bitrate basato su Model Predictive Control a bassa complessità, con miglioramenti della Quality of Experience. Nel contesto 5G NR-V2X, sono stati sviluppati modelli e algoritmi per il controllo della congestione orientati all’Age of Information, migliorando freschezza e affidabilità dei dati. 

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN 2022 Decreto Direttoriale D.D. 104 del 2 febbraio 2022

TITOLO DEL PROGETTO: RE3WORK – REsilient REtrofitting and REuse of Water heritage and built environments: multi-objective Optimization for RisK mitigation and cultural enhancement

CODICE CUP: D53D23015460006

Budget: € 114.972

P.I.: Prof. Fabio Fatiguso

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità coinvolte nel progetto: 
Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
Università degli Studi di Bologna “Alma Mater”

1. Breve descrizione del progetto

Il progetto affronta i temi del recupero e riuso del patrimonio costruito dell’acqua, con particolare riferimento ad architetture, infrastrutture e sistemi industriali localizzati in porti, arsenali e stabilimenti fluviali. Tali contesti, spesso caratterizzati da obsolescenza fisica e funzionale e vulnerabilità rispetto a rischi naturali e antropici, rappresentano un patrimonio complesso, in cui valori tangibili (materiali, tecniche costruttive, morfologie, relazioni ambientali) e intangibili (storia produttiva, modelli organizzativi, memoria del lavoro e processi gestionali) devono essere analizzati in modo integrato. In tale quadro, la ricerca esplora le potenzialità di approcci metodologici multi-disciplinari e tecnologie digitali abilitanti per la catalogazione strutturata, la valorizzazione culturale e la mitigazione resiliente in un quadro di rigenerazione e reinserimento nei contesti sociali e economici di riferimento. 

2. Finalità

Le finalità riguardano: l’identificazione e classificazione di tipologie rappresentative di ambienti costruiti dell’acqua; la valutazione della resilienza rispetto a scenari di rischio naturali e antropici; l’analisi del potenziale di riuso e trasformabilità sostenibile; la selezione di strategie meta-progettuali di recupero, riuso e valorizzazione; la validazione di soluzioni tecniche, gestionali ed economico-istituzionali; la creazione di ambienti digitali per la consultazione collaborativa e la formazione/informazione degli utenti.

3. Risultati attesi

I risultati attesi si riferiscono allo sviluppo di un sistema integrato di conoscenza, valutazione e supporto decisionale per la valorizzazione culturale e la mitigazione resiliente degli ambienti costruiti dell’acqua. Per lo scopo, vengono previsti cataloghi sistematici di casi studio, modelli GIS/BIM per l’analisi multi-scala, metriche multi-criteriali per la valutazione di vulnerabilità e potenziale di riuso, atlanti di strategie meta-progettuali, schemi di fattibilità tecnica ed economico-gestionale, dimostratori VR/AR e un tech-kit operativo per il controllo e l’intervento. 

4. Risultati raggiunti 

• sviluppo di un catalogo digitale WebGIS per l’organizzazione, consultazione e disseminazione di dati di catalogazione multilivello del patrimonio costruito dell’acqua, integrando informazioni spaziali e descrittive in un database georeferenziato interoperabile e accessibile 

• implementazione di una piattaforma WebGIS per l’analisi del rischio e delle vulnerabilità dei siti, mediante integrazione di dati relativi a rischi naturali, pressioni antropiche, infrastrutture e caratteristiche dei beni, anche attraverso servizi geospaziali istituzionali.

• realizzazione di un atlante digitale delle strategie di mitigazione orientate al rischio, strutturato per supportare l’identificazione, selezione e confronto di misure strutturali e non strutturali, in relazione a specifici scenari di pericolo e configurazioni tipologiche.

• sviluppo di un modellatore GIS per la valutazione speditiva e spazialmente esplicita del rischio da esplosione in ambienti portuali e su edifici critici, con generazione di aree non sicure indoor e outdoor e calcolo di indicatori sintetici KPI a supporto della pianificazione e gestione della sicurezza

• definizione di un tech-kit digitale per il riuso, il recupero e la gestione del rischio dei siti e beni del patrimonio dell’acqua, integrando sistemi informativi, inventari di strategie meta-progettuali, atlanti di soluzioni di mitigazione e ambienti virtuali per la consultazione tecnica, la disseminazione e la formazione degli utenti.

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO ALl-dielectric resonant metasurfaces enhancing PHoton emission phenomenA (ALPHA)

CODICE CUP D53D23001060006

Budget: € 150.400

P.I. o Responsabile U.R.: Prof. Francesco Dell'Olio, Politecnico di Bari

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità: CNR - Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM), Roma - Responsabile U.R.: Dott. Dimitrios C. Zografopoulos; sub-unit: Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Genova.

Breve descrizione del progetto

Il progetto PRIN 2022 ALPHA (codice MUR 202288M84C), coordinato dal Politecnico di Bari con la partecipazione del CNR - Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (CNR-IMM), ha riguardato la progettazione, la nanofabbricazione e la caratterizzazione di metasuperfici dielettriche risonanti basate su bound states in the continuum (BIC) e quasi-BIC per l'incremento dei fenomeni di emissione fotonica. Il progetto ha ricevuto il sostegno finanziario del Ministero dell'Università e della Ricerca nell'ambito del Bando PRIN 2022 (D.D. n. 104 del 02/02/2022), Missione 4 "Istruzione e Ricerca", Componente 2, Investimento 1.1, finanziato dall'Unione europea - Next Generation EU. Le attività si sono svolte dal 28/09/2023 al 28/02/2026.

Finalità

Sviluppare piattaforme metasuperficiali all-dielectric ad alto fattore di qualità e forte confinamento di campo, ottimizzate per l'interazione luce-materia e per due direttrici applicative: microscopia di fluorescenza/fluorescence correlation spectroscopy (FCS) e generazione di fotoni indotta da fascio elettronico. Il progetto ha inoltre mirato a integrare modellistica, validazione sperimentale e strumenti HW/SW di supporto all'analisi.

Risultati attesi

Definizione delle specifiche di progetto e del design elettromagnetico; realizzazione di campioni ottimizzati; caratterizzazione ottica con validazione dei modi risonanti; individuazione di una metasuperficie ottimizzata per entrambe le linee applicative; studi di fattibilità con partner esterni; disseminazione dei risultati attraverso deliverable e pubblicazioni scientifiche.

Risultati raggiunti

Il progetto ha sviluppato e validato metasuperfici ad alto Q, in particolare piattaforme in GaP che supportano risonanze qBIC nel visibile e metasuperfici in silicio a square-slot con molteplici stati BIC/qBIC verificati sperimentalmente. Sono stati completati gli studi di fattibilità verso la microscopia di fluorescenza e verso la generazione di fotoni indotta da elettroni, anche in interazione con IIT Genova, ed è stato predisposto il workflow software per la ricostruzione di immagine. Tutte le milestone e tutti i deliverable previsti, inclusi quelli hardware e software, sono stati consegnati; i risultati sono stati disseminati tramite report finali e pubblicazioni su riviste internazionali peer-reviewed.

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO Smart Communities for Resilient Energy Transition – SCORET 

CODICE CUP D53D23001600006 

Budget: €  88.876

P.I. o Responsabile U.R.  Prof. Massimo La Scala (P.I.) 

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità

UR: Politecnico di BARI – Responsabile UR: LA SCALA Massimo

UR: Università degli Studi di CAGLIARI – Responsabile UR: GHIANI Emilio

UR: Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" – Responsabile UR: MARTIRANO Luigi

UR: Università degli Studi di SALERNO – Responsabile UR: GALDI Vincenzo

UR: Politecnico di MILANO – Responsabile UR: CABIDDU Maria Agostina

Breve descrizione del progetto

Il progetto Smart Communities for Resilient Energy Transition - SCORET è stato sviluppato con l’obiettivo di favorire la transizione energetica attraverso la progettazione e la realizzazione di Comunità Energetiche basate su modelli decentralizzati, resilienti e sostenibili. Il progetto ha proposto  soluzioni avanzate di gestione dell’energia, combinando le tecnologie delle microgrid e dei sistemi di accumulo con le tecnologie digitali e piattaforme basate su blockchain, proponendo un’architettura innovativa di rete denominata Grid-Connected Community of Microgrids.

Finalità

La finalità principale del progetto è stata quella di sviluppare modelli, strumenti e metodologie per la progettazione, il controllo e la gestione ottimale delle Comunità Energetiche, migliorando l’integrazione delle fonti rinnovabili, l’efficienza energetica e la resilienza delle reti di distribuzione. Il progetto ha inoltre mirato a favorire la partecipazione attiva degli utenti, l’erogazione di servizi di flessibilità e l’adozione di nuovi modelli di mercato energetico decentralizzati. 

Risultati attesi

I risultati attesi includevano:

• lo sviluppo di strumenti avanzati per la pianificazione e ottimizzazione delle Comunità Energetiche; 

• la definizione di architetture innovative di microgrid interconnesse e collaborative; 

• l’implementazione di strategie di controllo in tempo reale per sicurezza e resilienza; 

• l’integrazione di tecnologie digitali (es. blockchain) per abilitare lo scambio energetico tra prosumer secondo il paradigma della Transactive Energy; ciò ai produttori e ai consumatori (“prosumer”) di scambiare energia direttamente in tempo reale,  anche tramite sistemi peer-to-peer (P2P), migliorando l’efficienza e favorendo l’integrazione delle fonti rinnovabili

• l’analisi degli aspetti normativi, economici e sociali per favorire l’adozione su larga scala delle Comunità Energetiche.

Risultati raggiunti 

Il progetto ha raggiunto pienamente gli obiettivi prefissati, producendo risultati significativi sia a livello scientifico che tecnologico.

Sono stati sviluppati modelli avanzati per la gestione e il controllo delle Comunità Energetiche, validati attraverso casi studio ed esperimenti reali, anche mediante tecnologie Power Hardware-in-the-Loop (PHIL).

Sono state proposte soluzioni per il miglioramento della resilienza delle reti, inclusi i servizi di black-start e strategie di gestione coordinata delle microgrid. Questi risultati appaiono particolarmente promettenti non solo per la gestione delle condizioni di emergenza delle reti di distribuzione dei moderni sistemi elettrici ma anche in relazione alle reti isolate o debolmente connesse come nel caso di aree in paesi via di sviluppo o di aree che hanno subito eventi critici naturali o bellici. 

Inoltre, sono stati realizzati strumenti per l’ottimizzazione economica ed energetica, piattaforme digitali per il trading energetico e analisi normative a supporto della loro implementazione nel contesto reale individuando barriere ed opportunità.

Il progetto ha dimostrato la fattibilità e l’efficacia delle Comunità Energetiche come elementi chiave per la realizzazione di sistemi energetici più sostenibili, resilienti e decentralizzati, con impatti positivi anche a livello sociale ed economico. 

Tutte le pubblicazioni scientifiche prodotte nell’ambito del progetto, così come i report e le linee guida destinate a regolatori e utenti, sono disponibili sul sito web dedicato del progetto, accessibile al seguente link: https://portale-prin.vercel.app/

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO METAWAVE - New METAmaterial Window for simultaneous Acoustic, Ventilation and Energy performance

CODICE CUP D53D23003950006

Budget: € 97,380.00 (incluso staff), finanziamento netto € 66,152.00

Responsabile U.R. Francesco MARTELLOTTA

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità 
Università di Bologna (PI) 
CNR-ITC (UR)

Finalità

Il progetto mira a sviluppare finestre innovative capaci di conciliare efficienza energetica, comfort acustico, illuminazione naturale, ventilazione e controllo del surriscaldamento. La ricerca propone una finestra basata su metamateriali acustici inclusi nella struttura della finestra e capaci di controllare il rumore su una banda sufficientemente larga, garantendo una buona ventilazione naturale e mantenere buone prestazioni energetiche. 

Risultati attesi

Il progetto è articolato in diversi workpackages, mirati ad approfondire specifici aspetti:

Il WP2 mira a costruire una base conoscitiva condivisa sullo stato dell’arte relativo a metamateriali acustici, finestre innovative, ventilazione e aspetti termo-fluidodinamici. L’output atteso è una literature review pubblicata su rivista.

Il WP3 prevede il concept e la progettazione preliminare del sistema, integrando requisiti acustici, energetici e di ventilazione. Sono attesi report e pubblicazioni scientifiche sul design generale, sulle prestazioni previste, combinando risultati sperimentali e modelli numerici. 

Il WP4 prevede la fabbricazione e la validazione sperimentale delle unità meta-materiali a scala di laboratorio. I risultati attesi comprendono la messa a punto di un protocollo di misura di laboratorio, su campioni di piccola dimensione per la caratterizzazione acustica e di permeabilità all’aria e la conseguente raccolta di misure sperimentali per caratterizzare il sistema. 

Il WP5 prevede realizzazione e verifica del prototipo AMW in scala reale. I risultati attesi includono la valutazione delle prestazioni acustiche, della permeabilità all’aria sia in laboratorio sia in opera. 

Il WP1 e il WP6 prevedono rispettivamente attività di gestione e divulgazione dei risultati

Risultati raggiunti 

L’unità del Politecnico di Bari, nell’ambito del WP2, ha coordinato l’indagine bibliografica sull’uso dei metamateriali nelle finestre, confluita nell’articolo di review pubblicato su Building and Environment nel 2025.  Con riferimento al WP3 l’unità POLIBA ha sviluppato l’analisi CFD delle prestazioni di ventilazione delle unità, fornendo indicazioni essenziali per valutare e migliorare il comportamento fluidodinamico del sistema. Nell’ambito del WP4 l’unità POLIBA ha avuto un ruolo centrale nello sviluppo delle prove sperimentali sulle unità metamateriali, potenziando la strumentazione di laboratorio per misure di transmission loss e sviluppando una metodologia, basata su ISO 9053-1, per caratterizzare la ventilazione delle unità in modo normalizzato, pubblicata su Building and Environment. Infine sono state condotte misure su modello in scala 1:10 funzionali a fornire un complemento alle rilevazioni condotte in opera nell’ambito del WP5 dalle altre unità del progetto.

Pubblicazioni:

C. Rubino, S. Liuzzi, G. Fusaro, F. Martellotta, C. Scrosati, M. Garai. Balancing ventilation and sound insulation in windows by means of metamaterials: A review of the state of the art. Building and Environment 275 (2025) 112780. DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.112780

C. Rubino, S. Liuzzi, F. Martellotta. Assessing airflow performance of ventilated acoustic metamaterials: a methodology to foster comparability of results. Building and Environment 288 (2026) 114001. DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.114001

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: Improving Nature-Smart Policies through Innovative Resilient Evaluations (INSPIRE)

CODICE CUP: D53D23011200006

Budget Unità locale: Totale € 75.042 euro 

Responsabile U.R. Pierluigi Morano

Altre Unità di Ricerca: 

Roma Sapienza
Università della Basilicata
Università di Napoli Federico II

Breve descrizione del progetto

Il progetto INSPIRE – Improving Nature-Smart Policies Through Innovative Resilient Evaluations, finanziato nell’ambito del programma PRIN 2022, è finalizzato al rafforzamento dei modelli analitici e degli strumenti operativi a supporto delle decisioni per la valutazione delle politiche territoriali orientate alla sostenibilità e alla resilienza dei sistemi urbani.

Il progetto si colloca in un contesto scientifico caratterizzato dalla crescente complessità delle trasformazioni urbane e territoriali, che coinvolgono fattori ambientali, economici, sociali e istituzionali. In tale quadro, le discipline valutative consentono di integrare informazioni quantitative, indicatori di sostenibilità e modelli analitici utili a confrontare scenari alternativi e a ridurre l’incertezza associata alle scelte di pianificazione e investimento.

Finalità

L’obiettivo generale è sviluppare metodologie integrate per migliorare i processi decisionali pubblici e privati, favorendo modelli di sviluppo urbano sostenibili, resilienti e finanziariamente sostenibili. In particolare, il progetto punta a: integrare le dimensioni economiche, ambientali e sociali nelle valutazioni; sviluppare strumenti per politiche nature-smart e rigenerazione urbana; includere la valutazione dei rischi ambientali nei processi decisionali; analizzare il ruolo degli indicatori ESG nella governance territoriale e negli investimenti; realizzare piattaforme digitali per la gestione e analisi dei dati territoriali.

Risultati attesi

I risultati attesi includono la costruzione di un quadro metodologico interdisciplinare che integri economia urbana, pianificazione, valutazione immobiliare e scienze ambientali. Tra gli output principali vi sono modelli valutativi per politiche urbane, sistemi di indicatori di sostenibilità e resilienza, applicazioni di metodi MCDA, modelli econometrici e strumenti GIS, oltre a una piattaforma digitale integrata (INSPIRE) per il monitoraggio e l’analisi territoriale.

Risultati raggiunti

Le attività svolte hanno prodotto risultati rilevanti sia scientifici sia applicativi. Sono stati sviluppati modelli per l’analisi del rischio ambientale, del degrado urbano e delle dinamiche immobiliari, evidenziando il legame tra condizioni ambientali e vulnerabilità socio-economica. Inoltre, sono stati implementati strumenti GIS e metodi multicriteriali per supportare la pianificazione urbana e le decisioni di investimento.

Un contributo significativo riguarda anche l’integrazione degli indicatori ESG nei processi decisionali e lo sviluppo di modelli di impact assessment, con attenzione alle Nature-Based Solutions per la resilienza urbana. Tra i risultati applicativi si distingue la piattaforma INSPIRE, progettata come ambiente informativo integrato per la raccolta e l’analisi di dati territoriali.

Infine, i risultati sono stati diffusi attraverso pubblicazioni scientifiche e partecipazioni a conferenze internazionali, tra cui ICCSA e New Metropolitan Perspectives, nonché tramite l’organizzazione della conferenza INSPIRE (2025), contribuendo al dibattito scientifico sulla sostenibilità urbana e territoriale.

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: Accurate simulation of Bio-hYbrid Soft Swimmers (ABYSS)

CODICE CUP: D53D23003410006

Budget: € 106.888

P.I.: Marco Donato de Tullio (Politecnico di Bari)

Altre Unità di Ricerca: 
Scuola Superiore di Studi Universitari e Perfezionamento Sant'Anna (P.I.: Antonio De Simone)
Università della Calabria (P.I.: Leonardo Leonetti)

Il progetto di ricerca ABYSS è dedicato alla simulazione numerica di nuotatori morbidi bio-ibridi ispirati alle meduse. Il progetto nasce dal presupposto che una rappresentazione digitale olistica della locomozione dei robot morbidi non possa essere ottenuta isolando i singoli fenomeni fisici. Al contrario, il comportamento natatorio emerge dalla complessa interazione tra le onde di eccitazione che si propagano nel tessuto attivo, la deformazione di strutture morbide e la dinamica del fluido circostante. Di conseguenza, il progetto è stato finalizzato all’integrazione progressiva di questi meccanismi interagenti all’interno di un quadro computazionale unificato. 

Il principale risultato atteso di questa ricerca è uno strumento computazionale flessibile e accurato che permetta lo studio dell’interazione fluido-struttura-elettrofisiologia, in grado di fornire previsioni ad alta fedeltà dell’accoppiamento tra attuazione e locomozione in modelli di nuotatori pulsanti. In particolare, concentrandosi sullo studio della propulsione ispirata alle meduse, lo strumento deve consentire una comprensione approfondita della relazione tra dinamiche di attivazione e prestazioni natatorie. Inoltre, deve permettere l’esplorazione sistematica dei parametri di progetto per medusoidi bio-ibridi, supportando l’identificazione di configurazioni efficienti e riducendo la dipendenza da estese campagne sperimentali.

Gli obiettivi complessivi del progetto sono stati raggiunti. È stata sviluppata una piattaforma computazionale efficiente per simulazioni multifisiche ad alta fedeltà di nuotatori morbidi attivi, ottenuta mediante l’accoppiamento di metodi avanzati per l’interazione fluido-struttura-elettrofisiologia. Il framework ha consentito simulazioni ad alta accuratezza della locomozione delle meduse, consentendo di caratterizzare l’intera catena neuro-meccanica, dall’attivazione elettrofisiologica alla contrazione muscolare fino all’interazione fluido-struttura e chiarendo il ruolo delle diverse architetture neuro-muscolari. Lo strumento numerico è stato utilizzato per simulare il comportamento natatorio in diverse condizioni, mantenendo al contempo un livello di astrazione tale da garantirne l’applicabilità generale oltre il singolo organismo biologico. È stata condotta un’analisi sistematica per valutare l’influenza dei principali parametri fisiologici e di controllo. Analisi approfondite dell’interazione corpo-vortice hanno permesso di chiarire i meccanismi alla base della generazione della spinta, includendo anche il caso di attuazione asimmetrica, tipica delle strategie di virata e manovra che consentono il controllo del moto. Le campagne di simulazione hanno inoltre portato all’identificazione di leggi di scala che collegano i parametri di attuazione elettrofisiologica alle prestazioni di locomozione, fornendo linee guida quantitative per la progettazione e il controllo di sistemi artificiali. Infine, lo studio è stato esteso alla simulazione e alla progettazione di sistemi robotici morbidi bio-ispirati, valutando metriche prestazionali chiave, quali l’efficienza propulsiva e il costo di trasporto. Sulla base delle conoscenze acquisite dall’analisi della locomozione delle meduse naturali, le simulazioni hanno permesso di individuare soluzioni progettuali ottimali nell’ambito della robotica bio-ibrida.

In conclusione, il progetto ABYSS ha dimostrato che simulazioni multifisiche ad alta fedeltà possono fornire conoscenze operative e guidare la progettazione razionale di nuotatori morbidi bio-ispirati. Combinando competenze in fluidodinamica, meccanica delle strutture sottili, elettrofisiologia e analisi numerica, il consorzio ha costruito un framework computazionale facilmente estendibile a classi più ampie di nuotatori attivi e robot acquatici deformabili, giustificando la prosecuzione delle attività di ricerca lungo le direttrici aperte dal progetto.

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO 

Going beyond recycling: Reshaping of End-of LIFE components through advanced sheet metal forming processes (RELIFE)

CODICE CUP D53C24004610001

Budget: € 64000

Responsabile U.R. 

Antonio Piccininni

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità

1. Università degli Studi di Palermo

2. Università Politecnica delle Marche

Descrizione del progetto

Il progetto RELIFE (“Going beyond recycling: Reshaping of End-of-Life components through advanced sheet metal forming processes”) si propone di sviluppare un approccio innovativo di economia circolare per componenti metallici a fine vita (End-of-Life, EoL, components), basato sul loro riutilizzo diretto attraverso processi avanzati di deformazione plastica della lamiera. In particolare, il progetto analizza le potenzialità di alcuni processi flessibili (Flexible Sheet Metal Forming, FSMF) come nel caso di: a) Hydroforming (HF, sia a caldo che a freddo) nel quale il componente in lamiera viene deformato sotto l’azione di un liquido in pressione; b) Single Point Incremental Forming (SPIF) nel quale il componente in lamiera viene deformato localmente ed in maniera incrementale dall’azione di un punzone in rotazione che segue una ben determinata traiettoria; c) Hot Gas Metal Forming (HGMF) nel quale il componente in lamiera, una volta portato in temperatura (superiore a metà della temperatura di fusione della lega) è deformato sotto l’azione di un gas in pressione. L’obiettivo, indipendentemente dalla scelta della specifica soluzione tecnologica, è quello di trasformare componenti dismessi in nuovi prodotti senza passare attraverso il riciclo tradizionale basato su rifusione. L’approccio integra la modellazione numerica, la caratterizzazione delle leghe oggetto di studio, l’analisi ambientale (LCA) e lo sviluppo di strumenti di supporto alle decisioni (decision-making tools) per progettare in modo efficiente le operazioni di reshaping

Finalità

L’obiettivo principale del progetto è superare i limiti del riciclo convenzionale, riducendo il consumo energetico e le emissioni di CO₂ associate alla produzione dei metalli, attraverso strategie di riuso diretto dei componenti a fine vita. RELIFE mira a dimostrare la fattibilità tecnica ed ambientale del reshaping come alternativa sostenibile, sviluppando metodologie e strumenti progettuali che consentano di selezionare e ottimizzare i processi di formatura più idonei in funzione delle caratteristiche del componente iniziale e del prodotto finale desiderato. In questo modo, il progetto contribuisce alla transizione verso modelli produttivi più sostenibili, in linea con i principi dell’economia circolare. 

Risultati attesi

Il progetto prevede diversi risultati chiave: (i) la definizione di metodologie per l’ispezione e la valutazione della ri-formabilità dei componenti a fine vita; (ii) lo sviluppo e la validazione di modelli numerici avanzati per simulare i processi di reshaping; (iii) l’individuazione delle finestre di processo e dei parametri ottimali per i diversi processi FSMF; (iv) la quantificazione dei benefici ambientali rispetto al riciclo tradizionale mediante analisi LCA; e (v) la realizzazione di linee guida e strumenti di supporto decisionale per l’implementazione industriale del reshaping. Complessivamente, RELIFE punta a fornire basi scientifiche e strumenti operativi per favorire l’adozione industriale di strategie di riuso avanzato dei componenti metallici a fine vita (EoL).

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO Evolution problems involving interacting scales

CODICE CUP D53D23005880006

Budget: € 141.712

P.I. Giuseppe Maria Coclite

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità

Università degli Studi di Palermo (Maria Carmela Lombardo)

Oggi è ampiamente riconosciuto che il comportamento di qualunque sistema fisico a una determinata scala spazio-temporale è profondamente governato da leggi che coinvolgono altre scale, spesso differenti, e che tali leggi restano in larga misura sconosciute. Il problema paradigmatico della turbolenza nei fluidi costituisce una delle manifestazioni più tangibili di questa realtà; tuttavia, molti altri fenomeni ancora non pienamente spiegati sembrano dipendere dall’interazione, attraverso le scale, delle leggi che li governano. Tali problematiche riguardano tanto i materiali biologici quanto quelli geofisici. La comprensione di questi fenomeni richiede uno sforzo collettivo da parte di numerosi ambiti scientifici, e la matematica svolge un ruolo fondamentale nell’individuazione del quadro concettuale adeguato a far progredire la conoscenza.

Le attività di ricerca sono state organizzate nei seguenti work package:

• WP: Trasferimento di energia in equazioni di evoluzione non locali
• WP: Formazione di singolarità in equazioni di evoluzione non locali
• WP: Limite locale delle teorie peridinamiche
• WP: Metodi computazionali per la peridinamica
• WP: Difetti di impilamento e dislocazioni parziali nel reticolo HCP
• WP: Modello XY antiferromagnetico sul reticolo triangolare
• WP: Sistemi di spin frustrati tridimensionali
• WP: Strati di transizione per sistemi RD non lineari
• WP: Soluzioni localizzate per modelli di chemiotassi
• WP: Stabilità di strati vorticosi
• WP: Stabilità e convezione in strati fluidi e porosi

Gli strumenti principali utilizzati per il conseguimento degli obiettivi di ricerca sono stati sviluppati a partire da metodi classici dell’analisi armonica, della teoria del potenziale, della fluidodinamica analitica e della fluidodinamica computazionale.

Le due unità di ricerca hanno organizzato 11 workshop internazionali e 31 seminari tenuti da esperti di rilievo internazionale, tenuto 20 seminari presso istituzioni nazionali e internazionali, presentato 54 comunicazioni a workshop internazionali e pubblicato 61 articoli su riviste internazionali e 6 preprint.

L’Unità di Ricerca di Palermo ha organizzato la conferenza internazionale intermedia “Multiscale and Nonlocal Problems in PDEs”, svoltasi il 20 e 21 giugno 2024, con l’obiettivo di offrire al gruppo di ricerca l’opportunità di illustrare i risultati intermedi conseguiti e di discutere i successivi sviluppi del progetto. L’Unità di Ricerca del Politecnico di Bari ha organizzato la conferenza internazionale conclusiva “Second Workshop on Multiscale and Nonlocal Problems in PDEs”, svoltasi il 19 e 20 giugno 2025, al fine di presentare i risultati ottenuti a studiosi esterni al progetto.

L’Unità di Ricerca di Palermo ha stipulato un accordo legale relativo al conferimento di un assegno di ricerca di tipo B, della durata di 12 mesi, successivamente prorogato per ulteriori 4 mesi, alla dott.ssa Alessandra Rizzo, per lo svolgimento di attività di ricerca nell’ambito del progetto dal titolo “Coherent structures and hydrodynamic and parabolic asymptotic limits”, sotto la responsabilità scientifica della prof.ssa Maria Carmela Lombardo.

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO TARAS – Tarantine Ancient Archaeology and Architecture: Restoration and Sustainability. From the morphological study of an architectural heritage to a sustainable proposal with innovative methods for its restoration and enhancement codice 202238L4HZ ; 

CUP D53D23014740006

Budget: € 152.328

P.I. prof.ssa Roberta Belli

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità: UR2 CNR-Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale; SubUnità: Soprintendenza Nazionale per il Patrimonio culturale subacqueo, Taranto; Soprintendenza Archeologia Belle Arti e Paesaggio per le province di Brindisi, Lecce e Taranto.

Breve descrizione del progetto

Sviluppato in collaborazione con la Soprintendenza Nazionale di Taranto e il CNR ISPC di Lecce il progetto studia e valorizza l’architettura funeraria dell’antica Taranto attraverso un approccio interdisciplinare che integra analisi dei materiali, ricerca storico-architettonica e tecnologie digitali. Si concentra in particolare sui monumenti funerari, come i naiskoi, sviluppando metodologie di restauro sostenibili e ricostruzioni 3D per migliorare la comprensione e l’accessibilità del patrimonio. Include anche soluzioni innovative, come l’impiego dei cosiddetti  materiali intelligenti, ovvero leghe a memoria di forma non ferrose (SMA), con l’obiettivo finale di creare sistemi di conservazione reversibili e replicabili, compatibili con i monumenti tarantini e potenzialmente applicabili a contesti analoghi di conservazione e valorizzazione.

Finalità:

• Studiare e valorizzare l’architettura funeraria tarantina e il suo contesto: naiskoi e necropoli.
• Integrare archeologia, architettura, scienza dei materiali e tecnologie digitali.
• Sviluppare metodologie di restauro sostenibili, reversibili e compatibili.
• Migliorare la conoscenza storica e costruttiva dei monumenti funerari.
• Promuovere accessibilità e fruizione multisensoriale del patrimonio.  
• Creare strumenti digitali per ricerca, tutela e gestione.

Risultati attesi: 

• Catalogazione e analisi di dati archeologici e architettonici.
• Realizzare un sistema integrato di conoscenza: database e GIS.
• Ricostruzioni 3D e anastilosi digitale.
• Prototipi fisici e modelli accessibili (anche tattili).
• Metodologie di restauro sostenibile e reversibile.
• Sistemi innovativi con materiali intelligenti (SMA).
• Analisi scientifica dei materiali litici e delle finiture.  
• Disseminazione scientifica e divulgativa dei risultati.

Risultati raggiunti: 

• Raggiunti gli obiettivi scientifici e applicativi del progetto.  
• Catalogato un numero significativo di materiali architettonici conservati nei depositi della soprintendenza.
• Ampliate e sistematizzate le conoscenze sull’architettura funeraria tarantina.
• Creato database integrato e piattaforma GIS.
• Sviluppati modelli 3D, digital twin e protocolli di anastilosi.
• Realizzati modelli fisici (anche tattili) e prototipi in scala reale.
• Testati sistemi di restauro innovativi con leghe SMA.
• Identificati materiali, pigmenti e processi di degrado.
• Migliorata accessibilità del patrimonio.
• Attivate attività di disseminazione, pubblicazioni e collaborazioni territoriali. 

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: PRIN_SOFTNESS

CODICE CUP _CUP D53D2300101000

Budget: € 73.477

P.I. o Responsabile U.R. 
Prof. Gianluca Percoco

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità 
Scuola Superiore Sant’Anna, Università di Genova

Breve descrizione del progetto

Proprioception is the sense that let us perceive the location, movement, and action of parts of the body. Thanks to proprioception, for example, we can drink a glass of water with closed eyes. Any stimulus coming from outside the body is sensed owing to exteroception, including, among others, touch and pressure. Human beings can take these senses for granted, but this is not the case for robots, especially if they are "soft” to ensure safe human-robot interaction.  

Research on soft robotics is becoming increasingly important worldwide, but how soft robots can sense their bodies and interact with the external environment remains an open question and a challenge, due to their continuously deformable structure, which imposes the use of flexible and light sensors.  

Stretchable strain sensors based on smart textiles or electrically conductive polymers are good candidates, being non-invasive, flexible, easy to use, and inexpensive. Common devices are piezoresistive strain sensors, whose electrical resistance changes in response to an applied mechanical stretching. The main drawbacks of these soft materials are their remarkable electromechanical hysteresis and nonlinear relaxation dynamics, which must be accurately compensated to properly exploit them as sensors. 

Additionally, in general, soft robots are still produced with high manual effort: the higher the complexity of the robot, the higher the skill needed by human operators, together with the increase in time and costs for fabricating and assembling. As a consequence, a further research challenge is the automatization and production standardization of these robots. In this context, 3D printing is very promising, having the potential of fabricating soft structures with embedded actuators and sensors. This will pave the way for fully automated manufacturing of sensorized and custom-made soft robots. 

SOFTNESS aims to design a 3D-printed, sensorized soft robotic arm, able to sense its spatial configuration (proprioception) and detect contact with external objects (exteroception). Both already available stretchable sensors (e.g., made of conductive textiles) and custom 3D-printed sensors, made of conductive composite materials based on a polymeric matrix, will be used. Model-based and data-driven approaches will be used to compensate for the intrinsic nonlinearity of these sensing materials, allowing for proper exploitation as strain and contact sensors. Signals provided by several sensors installed on the arm will be elaborated through an embedded device, to reconstruct the spatial configuration of the arm and the contact location of external stimuli, in real-time. 

SOFTNESS will then provide a custom 3D-printed soft robotic arm with proprioception and exteroception capabilities that will enable its accurate control, which is now possible only by resorting to invasive and bulky external optical sensors that can limit the movements of the arm. 

Finalità

SOFTNESS aims at developing a new generation of soft robotic arms, which rely on the latest advancements in fabrication technologies and modeling approaches for the development of integrated sensors and actuators. Examples of suitable actuation approaches are already available in the literature, and they constitute a solid wealth of knowledge that can be fully exploited through advanced fabrication technologies. On the other side, sensing still requires fundamental efforts, for the lack of suitable technological solutions that guarantee the necessary level of reliability, without affecting the arm performance

Risultati attesi

During the project development, all the partners will acquire new knowledge and data and will make them available to the international scientific communities through open-access publications and participation in international conferences. The impact is mainly on researchers working on robotics, AI, nonlinear modeling, machine learning, ergonomics, control, materials. 

The partners understand that an integrated and coordinated strategy for disseminating and using the results and outcomes will be key to the project’s overall success. Therefore, dissemination, exploitation, and communication activities will serve as the driving force to achieve the expected impacts. 

Providing information to the identified stakeholder groups will ensure that SOFTNESS is known by the relevant stakeholders, end-users, scientific community, and policymakers. This will also strengthen collaboration links and help to establish and reinforce a wider networking activity. 

risultati raggiunti (questa sezione non sarà compilata per i progetti PRIN 2022 oggetto di scorrimento, in quanto tuttora in corso)

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: RUSH_Residenze_universitarie_responsive: soluzioni innovative per la rigenerazione socio-economica e urbana dei quartieri del Mezzogiorno. 

CODICE CUP D53D23004210006. 

Budget: € 121.035

P.I. o Responsabile U.R. 

prof. Nicola Martinelli, Politecnico di Bari 

Altre Unità di Ricerca o eventuali Sub Unità 

prof. Claudio Piferi, Università degli Studi di Firenze 

prof. Oscar Eugenio Bellini, Politecnico di Milano 

Breve descrizione del progetto 

Il progetto RUSH indaga le Residenze Universitarie in chiave innovativa come attivatori di processi di rigenerazione urbana e socioeconomica di contesti degradati, identificando la città di Taranto come caso di studio rappresentativo del Sud Italia. A partire dalla carenza strutturale di alloggi per studenti in Italia e dalle sfide poste dal PNRR, la ricerca propone di ripensare l’abitare studentesco come ecosistema urbano in grado di coniugare ospitalità temporanea e rigenerazione della città. 

L’obiettivo è lo sviluppo di un modello di residenza universitaria “responsivo” replicabile in altri contesti del Sud Italia, attraverso un approccio interscalare che integra dimensione urbana, di quartiere ed edilizia. 

Finalità

La ricerca mira alla definizione di un modello di supporto decisionale responsivo capace di innescare processi di rigenerazione urbana e socio-economica nel Mezzogiorno. 

A partire dal caso studio di Taranto, città post-industriale emblematica delle sfide che interessano il Sud Italia, il modello indaga potenzialità e limiti che la Residenza Universitaria può generare in termini di urban renewa, e intende supportare i diversi stakeholder nelle scelte strategiche, per incrementare l'offerta abitativa studentesca e per attivare circuiti virtuosi di resilienza economica, sociale e ambientale. 

Nello specifico, il progetto persegue i seguenti obiettivi: 

• fornire un impianto metodologico che, partendo dal recupero del patrimonio edilizio esistente, elevi la residenzialità temporanea a motore della rigenerazione urbana;
• definire le condizioni ottimali affinché gli atenei del Mezzogiorno possano formare e trattenere nuovo capitale umano e accrescere la competitività delle cinque città universitarie pugliesi; 

• favorire la permanenza degli studenti locali, contrastando i fenomeni di migrazione intellettuale e valorizzare i flussi di studenti stranieri. 

   

Risultati attesi 

I risultati attesi della ricerca sono strettamente correlati ai Work Package (WP) che ne strutturano l'architettura metodologica. Gli output sono sviluppati secondo una logica integrata e progressiva: 

• Consolidamento di una base documentale sistematica a scala internazionale, nazionale e regionale sul tema delle Residenze Universitarie (WP1);
• definizione di un quadro analitico dettagliato del contesto regionale pugliese, attraverso una survey rivolta agli studenti universitari e un’analisi SWOT. Tale fase restituisce una definizione di modelli di ospitalità in base ai fabbisogni reali emersi (WP2);
• analisi delle dinamiche e dei modelli di ospitalità per studenti individuati e sperimentazione in un contesto urbano complesso come Taranto (WP3);
• Definizione del modello RUSH, come output sintetico e operativo dell'intero percorso di ricerca, ovvero uno strumento di supporto decisionale responsivo interscalare e interdisciplinare utile a trasformare la residenzialità temporanea in un driver di rigenerazione urbana e sociale (WP4); 

• disseminazione della ricerca (WP5). 

   

Risultati raggiunti 

L'attività di ricerca ha prodotto risultati strutturati secondo la progressione logica dei Work Package (WP) previsti, consolidando un avanzamento conoscitivo e operativo sul tema della residenzialità universitaria nel Mezzogiorno. Se ne riportano di seguito le descrizioni: 

• La ricerca ha condotto alla sistematizzazione di un esaustivo quadro conoscitivo multiscalare (nazionale, macro-regionale e locale) che integra la letteratura scientifica più recente con l'evoluzione del quadro normativo vigente. Il risultato principale è la definizione di una base teorica solida che evidenzia le specificità e le lacune della residenzialità studentesca nel Mezzogiorno (WP1).
• L'attività ha prodotto un'articolata diagnosi territoriale della regione Puglia, focalizzata sulle cinque città universitarie di Bari, Taranto, Brindisi, Lecce e Foggia. I risultati includono: La mappatura dei trend decennali della popolazione studentesca e dei relativi flussi;
• l’elaborazione statistica di una survey digitale estesa al territorio regionale;
• un’analisi SWOT multiscalare che identifica criticità e potenzialità dell’offerta formativa, abitativa e dei servizi per gli studenti universitari pugliesi;
• la definizione del quadro esigenziale delle utenze e dei modelli di ospitalità più idonei a rispondere alle reali necessità dei city users universitari (WP2).
• La ricerca ha previsto l’analisi della città di Taranto. I risultati raggiunti comprendono: L'identificazione della Città Vecchia come ambito prioritario di intervento;
• la produzione di laboratori di co-progettazione (Summer School, focus group e workshop) e dal dialogo strutturato con stakeholder e gestori (WP3).
• Il principale risultato scientifico della ricerca è la formalizzazione del modello responsivo RUSH, strettamente connesso ai procedenti risultati. Tale output operativo si distingue pe la traduzione dei bisogni rilevati in classi esigenziali, requisiti tecnici e prestazioni declinati alle scale urbana, di quartiere e di edificio secondo un approccio esigenziale-prestazionale;
• la creazione di un modello aperto e replicabile, capace di supportare le amministrazioni pubbliche e gli enti gestori nella programmazione di interventi di student housing come motori di rigenerazione socio-economica (WP4).
• L'attività di disseminazione ha trasformato i risultati della ricerca in conoscenza condivisa e network scientifico. I traguardi raggiunti includono: La diffusione costante dei risultati attraverso seminari, conferenze internazionali e pubblicazioni scientifiche di settore;
• l'attivazione di canali di comunicazione digitale (sito web e social media)i;
• il consolidamento di una rete interuniversitaria permanente che funge da polo di riferimento nel dibattito sulla residenzialità universitaria, massimizzando l'impatto delle proposte progettuali sugli stakeholder territoriali (WP5). 

PROGRAMMA PRIN 2022 - BANDO PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 FEBBRAIO 2022

TITOLO DEL PROGETTO: Control, cOoperation, and Resilience in Rural Energy CommuniTies (CORRECT)

CODICE CUP: D53D23000970006

Budget: € 172.016

P.I. e Responsabile U.R. Politecnico di Bari: Prof.ssa Mariagrazia Dotoli

Altra U.R.: Università di Genova (responsabile: Prof. Roberto Sacile)

Breve descrizione del progetto

Il progetto CORRECT si inserisce nel contesto della transizione energetica e digitale, con particolare riferimento alle aree rurali, che presentano caratteristiche specifiche in termini di disponibilità di risorse, infrastrutture e domanda energetica. In tali ambiti, l’integrazione di fonti rinnovabili, sistemi di accumulo, carichi elettrici agricoli e tecnologie digitali genera sistemi complessi e distribuiti, la cui gestione richiede approcci avanzati di modellazione, controllo e ottimizzazione.

Il progetto ha affrontato tali sfide proponendo un approccio sistemico allo studio delle Comunità Energetiche Rurali (Rural Energy Communities, RECs), intese come sistemi multi-attore e multi-vettore energetico, in cui produzione, consumo e accumulo sono fortemente interconnessi. In questo quadro, sono state sviluppate metodologie innovative per la modellazione, il controllo e la gestione ottimale di tali sistemi, con particolare attenzione all’integrazione tra energia e agricoltura (es. agrivoltaico, serre intelligenti, agricoltura di precisione).

Finalità del progetto

La finalità principale del progetto è stata progettare architetture di controllo e strumenti decisionali avanzati per il funzionamento efficiente, sostenibile e resiliente delle RECs.

In particolare, il progetto ha perseguito i seguenti obiettivi:

• sviluppare modelli avanzati per descrivere il comportamento dinamico dei sistemi energetici rurali e delle infrastrutture agricole;

• progettare strategie di controllo distribuito e data-driven per la gestione coordinata delle risorse energetiche;

• abilitare meccanismi di cooperazione tra gli attori del sistema, anche attraverso approcci di ottimizzazione distribuita e teoria dei giochi;

• migliorare l’autoconsumo e l’efficienza energetica, riducendo la dipendenza dalla rete elettrica tradizionale;

• aumentare la resilienza dei sistemi rispetto a variazioni della domanda, condizioni ambientali e dinamiche di mercato;

• validare le soluzioni proposte attraverso ambienti di simulazione avanzati e tecnologie di digital twin.

Risultati attesi del progetto

I risultati attesi del progetto riguardavano sia aspetti metodologici sia applicativi. In particolare, era previsto:

• lo sviluppo di modelli multi-livello per la rappresentazione dei sistemi energetici rurali e dei carichi agricoli;

• la definizione di architetture di controllo avanzate per la gestione integrata di produzione, consumo e accumulo;

• l’introduzione di strumenti di ottimizzazione per il bilanciamento tra produzione energetica e attività agricole;

• la progettazione di strategie per aumentare la flessibilità, l’autoconsumo e la resilienza dei sistemi;

• la realizzazione di ambienti di validazione basati su digital twin e casi studio realistici;

• la produzione di risultati scientifici di elevato impatto e la loro diffusione nella comunità scientifica internazionale.

Risultati raggiunti del progetto

I risultati conseguiti sono pienamente coerenti con gli obiettivi progettuali e, in diversi casi, superiori alle aspettative iniziali. Il progetto ha infatti portato allo sviluppo di contributi metodologici e applicativi di rilievo nei seguenti ambiti, come dimostrato dalle pubblicazioni ottenute:

• modellazione e controllo di sistemi energetici e agricoli, con particolare riferimento a serre intelligenti e sistemi agrivoltaici, attraverso l’integrazione di modelli fisici e approcci data-driven;

• sviluppo di algoritmi di controllo predittivo e robusto, in grado di gestire l’incertezza e garantire prestazioni elevate in contesti operativi variabili;

• definizione di framework distribuiti e basati sulla teoria dei giochi per la gestione delle risorse energetiche in contesti multi-attore;

• progettazione di soluzioni per la resilienza e l’elettrificazione delle aree rurali, incluse infrastrutture di accumulo e sistemi energetici distribuiti;

• validazione delle metodologie proposte tramite ambienti di simulazione avanzati e piattaforme digital twin, basate su dati reali.

Dal punto di vista scientifico, i risultati del progetto sono stati diffusi su riviste internazionali di alto livello e presentati in conferenze scientifiche di rilievo. Si riportano nel seguito per brevità le sole pubblicazioni a rivista.

Principali pubblicazioni su rivista internazionale derivanti dal progetto

Di seguito si riportano alcune delle principali pubblicazioni su rivista derivanti dal progetto:

1. Mignoni, N.; Zero, E.; Scarabaggio, P.; Carli, R.; Sacile, R.; Dotoli, M. (2026) “A Robust Data-driven MPC for Greenhouses Temperature Control”, Control Engineering Practice, 173, 106983. doi: 10.1016/j.conengprac.2026.106983. In press.

2. Mignoni, N.; Scarabaggio, P.; Carli, R.; Dotoli M. (2026) “Controlling PV Panels Tilt Orientation for Optimal Crop Shading and Power Generation in Agrivoltaics,” IEEE Transactions on Control Systems Technology. doi: 10.1109/TCST.2026.3675731. In press.

3. Soussi, A.; Zero, E.; Herrera, C. D. C.; Zahmoun, S.; Bozzi, A.; Sacile, R. (2026) “Integrating Digital Twins and MPC for Sustainable Greenhouse Management in Smart Agriculture,” in IEEE Transactions on AgriFood Electronics, vol. 4, no. 1, pp. 39-55. doi: 10.1109/TAFE.2025.3572808.

4. Zhukovskii, K.; Scarabaggio, P.; Ovsiannikova, P.; Jhunjhunwala, P.; Carli, R.; Dotoli, M.; and Vyatkin, V. (2025) “Decentralized Control of Crop Growth Conditions in Vertical Farms under Dynamic Energy Markets” IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol. 22, pp. 21498-21511. doi: 10.1109/TASE.2025.3609694.

5. Soussi, A., Zero, E., Bozzi, A., Sacile, R. (2024). Enhancing energy systems and rural communities through a system of systems approach: A comprehensive review. Energies, 17(19), 4988. doi: 10.3390/en17194988.

6. Soussi, A., Zero, E., Sacile, R., Trinchero, D., Fossa, M. (2024). Smart sensors and smart data for precision agriculture: a review. Sensors, 24(8), 2647. doi: 10.3390/s24082647.

Fig. 1 - Ombreggiamento delle piante nei sistemi agrivoltaici
 

Fig. 2 – Prototipo di modulo con vassoi per vertical farming

Fig. 3 - Miniserra utilizzata nelle attività di validazione