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16/05/2023

Systems Engineering

Systems Engineering e sostenibilità per un mondo migliore: quando il Sistema di Interesse (SOI) è quello deputato al controllo di altri sistemi

Systems Engineering e sostenibilità per un mondo migliore: quando il Sistema di Interesse (SOI) è quello deputato al controllo di altri sistemi

Quello che non c’è non si rompe (cit. Henry Ford), indubbiamente vera questa affermazione del fondatore della famosa casa automobilistica di Detroit, ma il progresso tecnologico avanza, il mercato è sempre più esigente e i sistemi aumentano di complessità e di conseguenza si “rompono” più di frequente. Insomma, non possiamo più permetterci di essere dei systems engineers minimalisti con la pretesa di soddisfare le attuali richieste di mercato.

L’impatto della tecnologia sull’ambiente è un tema da sempre attuale per il fatto che non ha ancora trovato gli adeguati sviluppi affinché le interferenze ambientali da parte dei sistemi complessi possano essere soddisfacentemente sotto controllo. Infatti, sarebbe già un successo poter prevedere gli inevitabili impatti in maniera precisa per poter pensare, sin a partire dagli stage di concept, a misure cautelative per l’ambiente.

Gli aspetti etici dell’approccio multidisciplinare del Systems Engineering dovrebbero talvolta indurci allo stop di progetti i cui impatti sull’ambiente, ad oggi, non possano essere immaginati e tantomeno previsti.

É di certo veramente difficile determinare quanti e quali sistemi di controllo devano essere sviluppati per rendere “sicuro” un sistema complesso a elevato impatto ambientale.

Senza entrare nel dettaglio basta pensare ad una centrale nucleare, a una rete di telefonia mobile o ad una rete ferroviaria per aver almeno un’idea immediata, sebbene non di dettaglio, degli impatti che queste opere in quanto sistemi complessi possano avere sull’ambiente e sulla popolazione stessa, nel bene e nel male.

Se tornassimo indietro di cinquant’anni i sistemi sopra citati avrebbero una complessità minore, minori impatti sull’ambiente o addirittura nulli in quanto sistemi al tempo non esistenti.

Certamente oggi si è più consapevoli della pericolosità degli effetti dei sistemi complessi sull’ambiente e di conseguenza anche la ricerca per arginare questi fenomeni di interferenza è più approfondita anche se è difficile determinare la proporzione di “effort” da erogare in ricerca sul SOI di controllo relativamente alla complessità del SOI nella sua totalità.

L’uomo sta creando sistemi complessi in un ambiente che non conosce totalmente utilizzando conoscenza che deriva da un’evoluzione culturale che è partita con la comparsa di Homo sapiens sulla superficie terrestre ovvero circa 250.000 anni fa quando i nostri antenati ricevettero il dono della ragione.

L’origine della vita sulla terra risale a circa 4 miliardi di anni fa, l’Uomo in quanto organismo dotato di ragione compare solo 250.000 anni fa, questo significa che l’evoluzione biologica ha generato organismi complessi fisiologicamente simili all’Uomo e l’Uomo stesso impiegando 3 miliardi 999 milioni e 750 mila anni.

Un’idea per poter ragionare su quanto impegno sia necessario prevedere nella progettazione di un sistema di controllo, potrebbe essere quella di analizzare un sistema biologico non generato dall’evoluzione culturale ma da quella appunto biologica.

La comparazione tra un sistema complesso generato dall’uomo ed uno “naturale” è sicuramente un’impresa non da poco, ma bastano anche solo alcune nozioni di fisiologia per capire quanto sia distante Homo sapiens dall’essere in grado si mantenere sotto controllo i sistemi complessi da egli generati attraverso SOI di controllo con la stessa efficacia con la quale le forze forgianti evolutive hanno definito SOI biologici di controllo attraverso miliardi di anni di evoluzione.

Consideriamo un sistema biologico come sistema di interesse nella sua totalità, se spostiamo il focus sui relativi SOI di controllo ne troviamo di assolutamente interessanti: termoregolazione tipica degli organismi omeotermi ovvero a temperatura corporea costante, regolazione della concentrazione di glucosio nel sangue, cicatrizzazione, reazione agli stimoli in caso di pericolo improvviso.

Sono tutti sistemi di assoluta complessità che si sono affinati attraverso miliardi i anni e che hanno costituito i principali responsabili del successo delle linee evolutive arrivate ai nostri giorni.

I sistemi di controllo e regolazione si evidenziano quindi come i principali responsabili della prosecuzione della vita degli organismi sul nostro pianeta, è evidente che i sistemi generati dall’Uomo abbiano logiche derivanti dall’osservazione dei fenomeni fisici e chimici dell’ambiente, introducendo gioco forza variabili e parametri che mettono a dura prova l’adattabilità di organismi sia animali che vegetali.

Uno dei sistemi di regolazione e controllo più complessi in fisiologia è quello ormonale endocrino la cui biochimica non è ancora totalmente chiara agli scienziati che ogni giorno ne scoprono aspetti nuovi. Pensiamo ad esempio alla secrezione di adrenalina da parte delle ghiandole surrenali che avviene ogni qual volta ci sia una difficoltà improvvisa che necessita di una reazione repentina del nostro organismo, d’altra parte l’adrenalina non potrebbe rimanere in circolo per molto perché potrebbe danneggiare l’organismo stesso e quindi vengono attivate opportune vie metaboliche che definiscono l’emivita di questo ormone (catecolamina) in 5 minuti circa prima di essere degradato.

Questo è un tipico esempio di utilizzo temporaneo di un elemento e della rispettiva sua demolizione che riporta l’equilibrio fisiologico al punto iniziale.

Pensiamo a un uomo alla guida di un’automobile tipico esempio di interazione uomo/macchina, dove in condizioni normali l’attivazione del sistema frenante previa graduale pressione sul pedale consente l’arresto dell’auto senza rischi.

Le cose cambiano in caso di emergenza dovuta ad esempio ad un ostacolo improvviso che il conducente deve evitare arrestando l’auto perché senza spazio per altra manovra. Ecco, quindi, che la reazione del conducente non è più mediata dall’attività corticale e sottocorticale telencefalica ma si svolge per arco riflesso per attività spinale. Ovvero quando una serie di stimoli improvvisi sensoriali si verifica improvvisamente in un ristrettissimo arco temporale la reazione è “istintiva” immediata e involontaria, la reazione avviene interessando il più vicino centro nervoso disponibile senza interessare i livelli superiori del SNC. Questo meccanismo è quasi sempre vincente se consideriamo l’interazione uomo/sistema naturale, ma in questo caso l’interazione è tra uomo conducente di un sistema complesso da egli stesso ideato viene meno, alla reazione improvvisa del conducente che preme a fondo il pedale dei freni segue il blocco delle ruote dell’auto che rendono insufficiente la frenata e l’auto va in collisione con l’ostacolo.

Ma finalmente col progredire della tecnica dell’elettronica e della sensoristica nasce il sistema antibloccaggio ABS che non è altro che un SOI di regolazione che interviene temporaneamente per far in modo che l’emergenza di frenata rientri, funzionalmente paragonabile dalla secrezione di adrenalina ed alla relativa metabolizzazione

Per ogni sistema complesso generato dalla tecnica questa situazione dovrebbe essere replicata creando quindi un forte controllo di impatto su altri sistemi.

É quindi nello Stage di concept della realizzazione di un sistema complesso che è necessario prendere in considerazione gli impatti per poi focalizzarsi sulla realizzazione di un SOI di controllo che abbia come fine quello di attenuare il più possibile gli effetti degli impatti stessi.

Non sempre sarà possibile attenuare gli impatti e a questo punto devono essere presi in considerazione gli aspetti etici del Systems Engineering che sulla base di una non sostenibilità dovranno indurre i Systems Engineers a sospendere il progetto rimandandolo a quando la tecnologia sarà in grado di ottenere gli stessi risultati con un SOI diverso oppure quando riuscirà a realizzare un SOI di controllo adeguato.

Nel passato troppo spesso si è voluto raggiungere obiettivi sfidanti senza troppo pensare alle conseguenze, la presa di coscienza degli "errori" commessi deve essere la base per generare sistemi complessi di successo attraverso un corretto bilanciamento di forze spese nella valutazione dei rischi ambientali e nella progettazione di SOI di controllo correttamente dimensionati.

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