Le infrastrutture di telecomunicazione rappresentano una risorsa ancora poco sfruttata per le applicazioni di monitoraggio territoriale. Il progetto europeo Sensei si propone di utilizzare i cavi in fibra ottica già presenti nelle reti di comunicazione come sensori distribuiti, trasformandoli in strumenti di rilevamento ambientale senza necessità di installare apparecchiature aggiuntive. Questa innovazione tecnologica consente di estendere la capacità di osservazione del pianeta nelle aree più difficilmente raggiungibili, dalle zone costiere ai fondali marini.
Il fondamento del progetto risiede nella tecnologia del Distributed Acoustic Sensing (DAS), conosciuta anche come fiber sensing o sensoristica distribuita. La tecnica si basa su un principio fisico elementare: le fibre ottiche, immerse nell'ambiente, subiscono deformazioni microscopiche derivanti da eventi esterni. Questi allungamenti e compressioni del materiale modificano le caratteristiche dei segnali luminosi che si propagano attraverso il cavo. Mentre nella trasmissione dati convenzionale questi fenomeni rappresentano disturbi da eliminare, una rielaborazione della prospettiva consente di trasformarli in informazioni utili per interpretare quanto accade attorno alla fibra.
Il meccanismo di rilevazione funziona mediante l'invio di impulsi laser attraverso il cavo in fibra ottica. Questi impulsi, non interferendo con il traffico dati ordinario, permettono di misurare le micro-deformazioni provocate dalle onde sismiche. La risoluzione spaziale raggiungibile dai sistemi più avanzati è di pochi metri, consentendo una mappatura dettagliata delle deformazioni lungo il percorso del cavo.
Le potenzialità del fiber sensing si estendono oltre il rilevamento dei terremoti. Le sperimentazioni in corso nel progetto Sensei contemplano il monitoraggio di molteplici fenomeni naturali e antropici: tsunami, eruzioni vulcaniche, frane, vibrazioni generate dal traffico stradale e ferroviario, perdite nei sistemi di distribuzione e variazioni nella struttura di infrastrutture critiche.
La capillarità della distribuzione rappresenta un vantaggio cruciale. Un singolo cavo in fibra ottica, estendendosi per chilometri, fornisce una copertura territoriale omogenea, contrastando la frammentarietà dei sistemi di monitoraggio tradizionali basati su stazioni fisse di rilevamento. Questa caratteristica risulta particolarmente utile per il monitoraggio in ambienti difficili da raggiungere, quali le zone submerse e i fondali oceanici, dove i dispositivi di rilevamento convenzionali necessitano di interventi costosi di installazione.
Il progetto europeo Sensei rappresenta un'evoluzione della ricerca nazionale italiana nel campo del fiber sensing. L'iniziativa riunisce università, istituti di ricerca e operatori di rete di diversi Paesi europei per sviluppare una nuova generazione di tecnologie di sensing su infrastrutture ottiche. Il portafoglio sperimentale del progetto include test condotti su reti operative già in servizio, con siti sperimentali localizzati in aree geografiche di rilevanza sismica e ambientale.
Le sperimentazioni si concentrano su tratte della rete di Open Fiber e della rete GAR nel territorio italiano, con esperimenti previsti tra Ascoli Piceno e Teramo, nei Campi Flegrei e su cavi sottomarini tra Sicilia e Malta. La scelta di queste localizzazioni riflette l'obiettivo di testare le capacità del sistema su ambienti con rischio sismico elevato e su infrastrutture sottomarine.
La ricerca italiana nel settore era già stata avviata attraverso il progetto MEGLIO, acronimo di "Measuring Earthquakes signals Gathered with Laser Interferometry on Optic Fibers", realizzato in collaborazione tra Open Fiber, l'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) e l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). I risultati delle sperimentazioni iniziali avevano dimostrato l'efficacia della tecnologia nel rilevamento di eventi sismici a grande distanza.
Il passaggio dalla fase nazionale a quella europea, rappresentato dal progetto Sensei, consente di ampliare ulteriormente le applicazioni e di sviluppare metodologie di integrazione di questa tecnologia nelle infrastrutture di comunicazione su scala continentale. La collaborazione europea facilita lo scambio di competenze e l'armonizzazione di standard tecnici tra operatori di rete di diversi Paesi.
L'utilizzo della fibra ottica per il monitoraggio ambientale offre prospettive significative per il miglioramento dei sistemi di allerta precoce. La trasmissione dei dati in tempo reale consente di identificare e localizzare eventi critici con tempi di reazione compatibili con le esigenze della protezione civile. L'analisi dei dati raccolti, combinata con algoritmi di machine learning e intelligenza artificiale, permette di discriminare i segnali ambientali rilevanti dai disturbi di origine antropica.
La resistenza ambientale della fibra ottica, unita alla sua impermeabilità alle interferenze elettromagnetiche, la rende adatta all'installazione in diversi contesti geografici e condizioni climatiche. Questa caratteristica contrasta favorevolmente con i sensori sismici tradizionali, il cui utilizzo in ambiente marino o in aree con topografia difficile presenta limitazioni pratiche significative.
Open Fiber ha esteso il coinvolgimento nel progetto anche al mondo accademico attraverso il Progetto ATENA, finalizzato a coinvolgere studenti e docenti nel sviluppo di competenze specifiche nel fiber sensing. Le università della Calabria, della Campania e della Sicilia hanno partecipato a percorsi formativi integrati con visite nei cantieri e nello svolgimento di project work analitici sulla valutazione del rischio sismico. Questo approccio riflette l'intento di consolidare la transizione dal concetto di ricerca alla sua applicazione pratica, radicando l'innovazione nella formazione di nuove professionalità.
L'implementazione su larga scala della tecnologia Sensei comporta sfide dal punto di vista dell'integrazione tecnologica con le reti di comunicazione esistenti. La coesistenza del segnale dati ordinario con quello di sensing richiede algoritmi sofisticati e architetture hardware dedicate. Tuttavia, i progressi in questo ambito indicano una praticabilità tecnica crescente delle soluzioni proposte.
La prospettiva di trasformare la rete globale di comunicazione ottica in un sensore planetario distribuito rappresenta una convergenza tra le esigenze di connettività digitale e quelle di monitoraggio territoriale. L'Italia, per la conformazione geologica del suo territorio e per la densità della rete infrastrutturale, si posiziona come laboratorio naturale per lo sviluppo di queste tecnologie, con ricadute potenziali sulla sicurezza del territorio e sulla gestione dei rischi naturali.
