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In un anonimo complesso di uffici nei pressi dell'Università di Oxford, un gruppo di informatici sta progettando di salvare il mondo.

"La nostra missione è risolvere i problemi più importanti del mondo con l'intelligenza artificiale (IA)", afferma Tom Bartley, una delle nuove reclute di Mind Foundry, uno spin-off universitario basato sull'uso dell'IA per quelle che definisce "applicazioni ad alto rischio".

Immagine generata dall'intelligenza artificiale creata con Ideogram

L'azienda, fondata nel 2016 da due professori di apprendimento automatico, ha rivolto la sua attenzione a uno dei problemi più urgenti dell'ambiente costruito odierno: la valutazione e la riparazione delle migliaia di vecchi ponti in cemento e acciaio in tutto il mondo, che si stanno rapidamente deteriorando a causa dei cambiamenti climatici e dell'inquinamento.

Negli ultimi anni, una serie di guasti e difetti gravi e gravissimi hanno portato la questione della manutenzione dei ponti in cima all'agenda dei media.

Nel 2018, 43 persone hanno perso la vita quando un tratto di viadotto lungo 200 metri, facente parte del ponte Morandi in cemento armato strallato, costruito negli anni '60 a Genova, è crollato durante un temporale estivo.

Un anno dopo, quattro persone rimasero ferite quando un ponte stradale in cemento, costruito negli anni '50 sul fiume Salmyrsh, vicino alla città russa di Orenburg, crollò parzialmente a causa della forte pioggia.

Nel 2022, poco prima della visita programmata del presidente Biden per promuovere la sua nuova legge sulle infrastrutture, il ponte Fern Hollow Creek, alto 447 piedi e costruito negli anni '70 a Pittsburgh, in Pennsylvania, è crollato da un'altezza di 100 piedi nel parco sottostante, ferendo dieci persone.

In ognuno di questi casi, gli investigatori hanno concluso che un'ispezione e una manutenzione inadeguate hanno contribuito al fallimento.

Bartley afferma che, sebbene al momento della loro costruzione si prevedesse che molte di queste strutture avrebbero funzionato in modo sicuro e affidabile per oltre cento anni, una volta che i ponti raggiungono il mezzo secolo, iniziano a richiedere controlli e manutenzione più intensivi.

"Le reti stradali in Europa, negli Stati Uniti, in Giappone sono state costruite negli anni '60 e '70 attorno a un boom nell'uso di veicoli a motore", afferma. "Oggi, in questi paesi, l'età media dei nostri ponti sta raggiungendo i 50 anni e, proprio come le persone, una volta che i ponti raggiungono l'età di circa cinquant'anni, il deterioramento aumenta. Ciò significa che è necessario essere più proattivi nella manutenzione e nella gestione di queste strutture".

Il Ministero giapponese del territorio, delle infrastrutture e dei trasporti stima che un terzo dei 730.000 ponti del paese abbia più di 50 anni. L'US National Bridge Inventory rileva che un quarto dei 623.000 ponti degli USA sono stati costruiti prima degli anni '60 e l'età media dei ponti esistenti è di circa 42 anni.

E questo è solo l'inizio. Gli esperti avvertono che, come una combinazione di eventi meteorologici estremi causati dal cambiamento climatico, inquinamento e flussi di traffico intensi stanno accelerando il deterioramento.

Il cambiamento climatico accelera il deterioramento dei ponti

"In passato siamo stati molto passivi in termini di gestione di queste strutture", aggiunge Bartley. "Non avevamo bisogno di capire le condizioni perché non si stavano deteriorando. Siamo stati in grado di lasciare semplicemente grandi pezzi di cemento nel mondo per decenni".

Bartley sottolinea che, nonostante alcuni crolli di alto profilo, i crolli dei ponti sono rari e la maggior parte dei paesi ha rigidi requisiti di regime di ispezione, in base ai quali vengono inviati dei periti per valutare l'integrità di ogni struttura e chiudere i ponti che potrebbero rappresentare un rischio.

Il ponte autostradale Morandi a Genova, poco dopo il crollo del 2018. Foto: Reuters/ Manuel Romano/NurPhoto.

Tuttavia, è solo quando si cominciano ad analizzare i dati prodotti da queste ispezioni che si comincia ad avere un'idea della portata del problema che deve essere risolto.

Secondo un'analisi dei dati dei consigli locali condotta dal gruppo automobilistico RAC Foundation, 2.928 dei 73.208 ponti della Gran Bretagna sono classificati come "scadenti", il che li rende inadatti a trasportare i veicoli più pesanti nel 2024.

E l'American Road & Transportation Builders Association (ARTBA) stima che circa 221.800 ponti negli USA necessitino attualmente di riparazioni o sostituzioni. Di questi, circa 42.067 sono stati classificati come "strutturalmente carenti" e in cattive condizioni.

"È impossibile riparare tutti i ponti contemporaneamente", afferma Bartley. "Non ci sono risorse sufficienti".

La soluzione proposta da Mind Foundry a questo problema è quella di utilizzare l'intelligenza artificiale non solo per comprendere meglio le reali condizioni di ciascun ponte, ma anche per individuare il momento migliore per ripararli singolarmente, esattamente nel momento in cui ne trarrebbero i massimi benefici.

Bartley afferma che attualmente le indagini sui ponti spesso non dispongono di dati sufficientemente significativi per consentire ai proprietari di farsi un'idea reale delle condizioni di ogni ponte. Ciò significa che alcuni ponti che sono in effetti perfettamente utilizzabili vengono classificati come scadenti, mentre altri che hanno urgente bisogno di riparazioni possono continuare a essere utilizzati, a volte con conseguenze tragiche.

Le ispezioni tendono a essere di due tipi principali: ispezioni generali, in cui un perito si reca in un punto raggiungibile da un ponte e annota eventuali problemi critici che necessitano di ulteriori indagini; e ispezioni dettagliate, che tendono a essere eseguite ogni sei anni circa, sono raggiungibili a distanza ravvicinata e richiedono un'indagine più approfondita.

I periti sono poi tenuti ad assegnare a ciascuna struttura una valutazione dello stato di salute da uno a cinque, riassumendo le sue condizioni generali.

"Il problema con entrambi questi casi è che i dati che raccolgono sono davvero poco strutturati", afferma Bartley. "È un processo piuttosto soggettivo e soggetto a errori umani. Stanno lavorando su una scala davvero ristretta. Il livello uno è in perfette condizioni e il livello cinque significa che ha già fallito, quindi hai solo tre opzioni. Gli ispettori escono con cartelline e fotocamere compatte. È davvero difficile sapere, data la dimensione di una campata, se ho individuato una crepa, è la stessa crepa che qualcun altro ha visto due anni fa o è una crepa diversa?"

Inoltre, afferma Bartley, tentare di capire da questi rapporti a quali riparazioni dare la priorità e come allocare i budget può essere complicato, soprattutto per i grandi enti pubblici che spesso possiedono centinaia di ponti.

L'app per cellulare di Mind Foundry in azione. Immagine: Mind Foundry

Mind Foundry è una delle numerose aziende che stanno cercando di utilizzare uno strumento di intelligenza artificiale per rilevare e quantificare i danni ai ponti.

Il cuore del nuovo strumento è un'app per dispositivi mobili tramite la quale gli addetti alle ispezioni o il personale comunale possono scattare fotografie dei ponti e caricarle sul sito.

Il sistema, addestrato utilizzando foto e rapporti di ispezione di circa 300 ponti nella città di Susono in Giappone, analizza quindi le immagini per rilevare e quantificare i danni, eliminando la soggettività dal processo e consentendo una maggiore coerenza.

Gli esperti umani possono quindi esaminare un insieme più dettagliato di risultati per valutare le condizioni di ciascun ponte e decidere come spendere i bilanci comunali in modo più efficace.

"In pratica, l'app è una fotocamera aumentata", dice Bartley. "Traccia dove si trovava la fotocamera e quale parte della struttura stavi guardando. Puoi annotare sulla foto. Questa parte è una crepa. Ecco alcuni difetti che ho visto. Ecco alcune note a riguardo. E poi quando torni in ufficio, puoi caricare foto storiche e automaticamente controllerà con le foto precedenti se i difetti sono peggiorati o meno".

Tom Bartley, direttore delle infrastrutture civili presso Mind Foundry. Foto: Mind Foundry

A differenza di altre aziende che cercano di utilizzare l'intelligenza artificiale per valutare le condizioni dei ponti, come la canadese Niricson e la neozelandese Beca, l'app di Mind Foundry è progettata per essere utilizzata su un ampio volume di strutture e non sui ponti più famosi e iconici, che spesso sono già ampiamente monitorati tramite sensori e droni.

Bartley non si sofferma sulla questione se tale tecnologia avrebbe consentito ai comuni di evitare disastri come il crollo del ponte di Genova del 2018, ma sottolinea che fornire agli esperti dati più accurati sulle reali condizioni di migliaia di strutture può aiutare a evidenziare i casi in cui si verifica un difetto importante.

Quali sono i percorsi di deterioramento?

Ma dove l'intelligenza artificiale dà davvero il meglio di sé, afferma Bartley, è nell'analizzare tutti i difetti dei ponti in un portafoglio e stabilire esattamente in quale punto effettuare le riparazioni, in modo che vengano eseguite nel momento in cui ne trarrebbero il massimo beneficio e nel modo più conveniente.

"Lo chiamiamo percorsi di deterioramento", dice Bartley. "Se hai un lavoro in metallo, vuoi tenerlo verniciato. Se non lo tieni verniciato, inizierà ad arrugginire. Se inizia ad arrugginire, inizierà ad avere una perdita di sezione e se inizi ad avere una perdita di sezione, inizi ad avere una perdita di membro. Ogni passaggio in quel percorso di deterioramento è un ordine di grandezza in più di costi di riparazione. Ma quello che non vuoi fare è vedere solo un po' di ruggine e procedere con una riparazione completa: è un modo davvero costoso di farlo".

"Invece, si vuole monitorare il deterioramento in quel percorso e coglierlo appena prima che vada in crisi", afferma. "Parte di dove l'IA diventerà davvero intelligente è elaborare il momento ottimale per risolvere questo problema. Stimiamo che circa un terzo dei costi del ciclo di vita della gestione del ponte potrebbe essere risparmiato se avessimo la giusta tempistica dell'intervento".

Ma cosa succede se l'IA sbaglia? In fin dei conti, Bartley afferma che l'app non è progettata per sostituire il processo decisionale umano, ma semplicemente per assisterlo, lasciando le scelte finali su quando e come implementare i budget di manutenzione a esperti umani qualificati.

"Stiamo chiarendo che si tratta di una collaborazione uomo-IA", afferma Bartley. "In definitiva, il rischio deve essere a carico del responsabile del ponte, che è effettivamente là fuori nel mondo e capisce che si tratta di aumentare le ispezioni piuttosto che sostituire le decisioni umane. Sono certo che abbiamo ancora molto da scoprire lungo il percorso, ma non possiamo semplicemente delegare la responsabilità al computer. Dobbiamo farlo in un modo che sia collaborativo".