Il principio Dual-Use nella ricerca, sviluppo e progettazione di nuovi sistemi e tecnologie

Introduzione

La potenza dell’approccio progettuale di derivazione militare

L’associazione della parola “militare” a progetti, sistemi o tecnologie può talvolta generare timori o perplessità. Tuttavia, è importante comprendere come l’approccio progettuale di matrice militare possieda caratteristiche uniche che lo rendono estremamente valido anche in ambito civile. Questa metodologia nasce per affrontare condizioni estreme, in cui precisione, sicurezza e velocità di esecuzione sono imprescindibili. La stessa attenzione a dettagli operativi e affidabilità, propria della progettazione militare, può essere applicata in contesti civili per rispondere a esigenze complesse, migliorando la resilienza delle infrastrutture, l’efficienza dei servizi e il benessere della collettività.

Un modello duale per la Difesa Civile e la Sicurezza Nazionale

Il nostro approccio, nel Centro Studi Difesa Civile 4.0, fonde innovazione tecnologica e metodologica, derivata da principi militari vocati ad applicazioni civili, progettando soluzioni per una difesa e protezione civile che non sia solo reattiva, ma anche proattiva e sostenibile. Ispirati dai principi della Difesa Civile Non Armata e Nonviolenta (DCNAN), concepiamo la sicurezza come una responsabilità condivisa, che richiede strumenti versatili capaci di rispondere tanto a esigenze civili quanto a bisogni strategici. Con il modello Dual-Use, le tecnologie sviluppate per contesti militari sono adattate per rafforzare ambiti civili critici come la gestione delle emergenze, la sanità, la protezione ambientale e la sicurezza del territorio.

Questa integrazione civile-militare massimizza le risorse e le competenze, sviluppando una difesa resiliente che migliora sicurezza e benessere della popolazione e rafforza la capacità del Paese di affrontare sfide locali.

Dual-Use, un ciclo di innovazione e trasformazione tecnologica

Il concetto di Dual-Use non si limita a una “doppia funzionalità” delle tecnologie, ma rappresenta una visione integrata di sviluppo. Le risorse sono progettate per adattarsi a contesti distinti, civili e militari, creando un sistema dove ogni soluzione può essere riallocata per generare un impatto positivo su vari ambiti della società civile. Questo processo dimostra come l’interazione tra obiettivi civili e militari possa favorire l’emergere di applicazioni che avvantaggiano l’intera società.

I punti di forza della progettazione di matrice militare

Affidabilità e Robustezza
Le tecnologie militari, progettate per situazioni estreme, offrono affidabilità anche in condizioni critiche, come catastrofi naturali o emergenze sanitarie. Questa robustezza garantisce che strumenti e dispositivi mantengano prestazioni ottimali anche in contesti civili difficili.
Precisione e Sicurezza
Gli elevati standard di sicurezza e precisione richiesti in ambito militare sono particolarmente utili in settori civili come la medicina, la sanità pubblica e la gestione delle infrastrutture, dove strumenti altamente sicuri e precisi sono essenziali.
Innovazione continua ed Adattabilità
La ricerca militare si distingue per l’innovazione costante e l’adattabilità a nuovi contesti e sfide. Portare queste innovazioni in ambito civile permette di sfruttare tecnologie avanzate capaci di rispondere a esigenze dinamiche come ad esempio il cambiamento climatico e la sostenibilità energetica.
Preparazione a scenari complessi
L’approccio militare prepara le tecnologie a operare in scenari complessi e imprevisti, sviluppando competenze che possono essere trasferite al civile. Strumenti come le simulazioni, la realtà virtuale e la gestione delle crisi sono diventati essenziali per la formazione del personale civile e la gestione di catastrofi naturali, emergenze ambientali e sanitarie.

Dalla difesa alla società civile

L’evoluzione di alcune delle tecnologie oggi indispensabili alla vita quotidiana ha avuto origine in contesti di ricerca e sviluppo militari, dimostrando come le innovazioni create per esigenze di difesa possano trasformarsi in strumenti chiave per la società civile. Un esempio emblematico è Internet, nato come Arpanet, una rete di comunicazione sviluppata negli anni ’60 dall’Agenzia per i Progetti di Ricerca Avanzata della Difesa (ARPA) attivata dal Governo americano – venuto a conoscenza del sistema analogo OGAS sovietico che era in costruzione – per garantire la continuità delle comunicazioni militari anche in caso di conflitti o disastri. Oggi, Internet è alla base della nostra vita sociale, economica e culturale, mostrando come un’invenzione militare possa, con il tempo, evolversi e adattarsi fino a diventare uno strumento essenziale per il benessere collettivo.

Il concetto di Dual-Use si basa proprio su questa capacità di adattamento e trasformazione delle tecnologie: innovazioni originariamente sviluppate per scopi strategici e difensivi vengono rielaborate per rispondere a necessità civili, come la sanità, la sicurezza ambientale e la gestione delle emergenze. Di seguito sono presentati alcuni esempi concreti di come questo principio sia applicato oggi, attraverso tecnologie che spaziano dalle simulazioni avanzate alla medicina, evidenziando i benefici diretti per la società.

Ci sono numerosi altri esempi di tecnologie sviluppate inizialmente per scopi militari o spaziali che oggi sono diventate essenziali per il mondo civile. Oltre ad Internet ed altre tecnologie come il GPS (Global Positioning System) , che nacque come sistema di navigazione satellitare per uso militare, altre tecnologie di derivazione militare o spaziale includono:

Imaging a infrarossi e termocamere
Sviluppate per applicazioni militari e spaziali per il monitoraggio e la visione notturna, le tecnologie a infrarossi e le termocamere sono ora ampiamente usate in ambito civile. Sono essenziali per rilevare perdite di calore negli edifici, diagnosticare problemi tecnici nelle infrastrutture, e persino misurare la temperatura corporea nei controlli di sicurezza pubblica.
Materiali e tute ignifughe
Molti materiali innovativi utilizzati nelle tute spaziali della NASA, come le fibre ignifughe e i tessuti resistenti al calore, sono stati successivamente adattati per usi civili, in particolare per le tute dei vigili del fuoco e altri operatori che lavorano in condizioni estreme.
Filtro dell’acqua a carboni Attivi
La tecnologia di filtrazione dell’acqua con carboni attivi fu sviluppata per gli astronauti, che necessitavano di sistemi di purificazione efficaci e leggeri. Oggi è ampiamente utilizzata per depurare l’acqua potabile e in numerosi dispositivi di filtrazione a livello domestico e industriale.
Pannelli solari
Sebbene la ricerca sull’energia solare sia iniziata con scopi civili, la spinta per lo sviluppo di pannelli solari avanzati è stata in gran parte sostenuta da esigenze spaziali e militari, dove era cruciale disporre di fonti di energia rinnovabile e duratura. I pannelli solari sono ora una fonte di energia pulita essenziale in tutto il mondo, usati in case, industrie e anche in applicazioni remote.
Tecnologia di assorbimento degli Impatti (Memory Foam)
La memory foam, o schiuma a memoria di forma, fu originariamente sviluppato dalla NASA per proteggere gli astronauti durante i decolli. Questa tecnologia è ora ampiamente utilizzata in materassi, sedili per auto e prodotti ortopedici, migliorando il comfort e la sicurezza.
Lenti anti-graffio
Anche le lenti resistenti ai graffi furono sviluppate dalla NASA per migliorare la durabilità delle attrezzature per le missioni spaziali, dove polveri e particelle avrebbero potuto danneggiare i dispositivi ottici. Oggi, queste lenti sono utilizzate in occhiali, dispositivi di protezione e persino in smartphone.
Insulina a lungo rilascio
Sebbene non prettamente una tecnologia militare, l’uso di sistemi di rilascio prolungato per farmaci fu studiato anche per esigenze spaziali, garantendo che gli astronauti potessero disporre di medicinali che rilasciassero il principio attivo gradualmente. Questa tecnologia è ora fondamentale per numerosi trattamenti medici.
Impianti miniaturizzati e robotica chirurgica
Tecnologie di miniaturizzazione, robotica e telemetria, sviluppate per l’esplorazione spaziale e il monitoraggio della salute degli astronauti, sono state applicate alla chirurgia minimamente invasiva. I robot chirurgici consentono operazioni precise e meno invasive, riducendo tempi di recupero e rischi per i pazienti.
Telecomunicazioni e satelliti meteo
Lo sviluppo dei satelliti artificiali per monitorare il clima e la superficie terrestre è nato da esigenze militari e scientifiche. Oggi, i satelliti meteorologici sono fondamentali per le previsioni del tempo, la gestione delle risorse agricole e la risposta a catastrofi naturali, fornendo dati in tempo reale per proteggere vite e beni.
Velcro
Sebbene sia ormai un oggetto di uso comune, il velcro fu sviluppato in collaborazione con la NASA per ancorare strumenti e dispositivi nello spazio, dove i sistemi convenzionali risultavano inefficaci. Oggi il velcro è presente in moltissimi ambiti, dai prodotti di consumo quotidiano agli abiti e attrezzature sportive.

Questi esempi dimostrano come l’innovazione originata in ambiti di ricerca avanzata, spesso con scopi militari o spaziali, possa evolvere per diventare parte integrante della nostra vita quotidiana, migliorando comfort, sicurezza e sostenibilità per la società intera.

Dal civile al militare e viceversa
Non è solo l’ambito militare a trasferire competenze e tecnologie nel settore civile; accade spesso anche il contrario. Un esempio significativo è rappresentato dalla ricerca e sviluppo di tecnologie nate in ambito civile, destinate inizialmente all’intrattenimento, come il cinema digitale e i videogiochi. Un caso emblematico è l’Institute for Creative Technologies (ICT) dell’Università della California a Los Angeles, nato con l’obiettivo di creare tecnologie di simulazione avanzata per l’industria dell’intrattenimento. Con il tempo, le forze militari hanno riconosciuto l’enorme potenziale di queste tecnologie immersive, avviando una collaborazione con l’ICT per adattarle a scopi strategici, come l’addestramento e la gestione di scenari complessi.

Questa forma di collaborazione rappresenta un vero e proprio processo circolare di trasferimento delle conoscenze, in cui le innovazioni nate in ambito civile vengono rielaborate per soddisfare esigenze militari, per poi ritornare nel settore pubblico e civile con nuove applicazioni. Questo scambio dinamico ha portato alla creazione di sistemi e tecnologie che, pur avendo origini specifiche, oggi trovano impiego in molteplici contesti, trasformando il panorama civile e migliorando la vita quotidiana.

Di seguito, alcuni esempi di tecnologie Dual-Use sviluppate attraverso questa sinergia:

Sistemi di simulazioni e realtà virtuale
Nati inizialmente per l’industria del videogame e sviluppati in centri di ricerca civile come l’Institute for Creative Technologies (ICT) dell’University of Southern California, i sistemi di simulazione avanzata e realtà virtuale hanno dimostrato un potenziale strategico ben oltre l’intrattenimento. Queste tecnologie, progettate per creare esperienze immersive e coinvolgenti, sono state successivamente adottate dalle forze armate per l’addestramento in operazioni complesse e scenari di contro-insurrezione. Simulatori avanzati, come quelli impiegati nel comando e nella gestione delle crisi, hanno posto le basi per modelli formativi utilizzati oggi nella formazione di leader e responsabili in missioni di emergenza. Questo passaggio dall’intrattenimento all’addestramento militare ha aperto nuove prospettive per il trasferimento delle competenze anche in ambito civile: strumenti sviluppati per la difesa vengono ora utilizzati nella preparazione di operatori del soccorso civile e nell’educazione pubblica. Le tecnologie derivate da queste simulazioni immersive non solo migliorano le capacità di risposta nelle emergenze, ma trasformano l’addestramento in un’esperienza pratica e coinvolgente, adattabile a diversi contesti di protezione civile.

Tecniche di scansione e realismo virtuale
Inizialmente sviluppate per il cinema digitale e l’industria dei videogame, le tecnologie di scansione e modellazione 3D avanzata hanno trovato un vasto campo di applicazione in numerosi ambiti, dimostrando un potenziale ben oltre l’intrattenimento. Utilizzate per creare rappresentazioni virtuali realistiche di persone e ambienti, queste tecnologie sono state rapidamente adottate anche in contesti militari, dove hanno offerto nuove possibilità per il realismo e la precisione nelle simulazioni operative. Questa evoluzione tecnologica ha portato la scansione 3D a essere applicata con successo in settori come la medicina, per creare modelli anatomici dettagliati utili alla formazione e alla pianificazione chirurgica, e nella conservazione del patrimonio culturale, dove permette di digitalizzare opere d’arte e monumenti per preservarli e renderli accessibili al pubblico in formato digitale. Le tecnologie di scansione trovano inoltre impiego nella telepresenza e nelle teleconferenze realistiche, offrendo un’esperienza immersiva anche a distanza.

Sistemi per la Salute e il monitoraggio delle prestazioni
I programmi di monitoraggio della salute individuale, inizialmente sviluppati per ottimizzare le prestazioni fisiche e mentali dei soldati, sono ora applicati a livello civile per la promozione del benessere e la prevenzione delle malattie. Le tecnologie impiegate per monitorare in tempo reale il metabolismo, il sonno e lo stato cognitivo dei militari sono state adattate per offrire un sistema di supporto alle prestazioni umane, arricchendo il concetto di assistenza alla vita. Questa fusione tra applicazioni militari e civili rende possibile un sistema sanitario preventivo che può servire pazienti, atleti e, in generale, chiunque voglia migliorare il proprio benessere.

Sistemi di body computing e sensori per la sicurezza e il benessere
Sistemi di body computing, sviluppati per la sorveglianza della salute dei militari in missione, sono adattati a soluzioni civili per monitorare la salute e le prestazioni in tempo reale. Grazie a dispositivi di monitoraggio e sensori avanzati, questa tecnologia è ora alla portata di utenti civili, offrendo un sistema di assistenza continua che potrebbe migliorare la risposta agli stati di affaticamento e stress o ridurre i rischi di patologie psicologiche come il PTSD attraverso interventi tempestivi.

Tecniche di storytelling ed intelligenza artificiale
L’intelligenza artificiale applicata allo storytelling ha origine nella sua applicazione in tecnologie sviluppate per simulazioni immersive, ma il loro impiego dual-use si estende alla produzione di contenuti per il cinema o i videogiochi, e viceversa. Attraverso algoritmi avanzati di elaborazione del linguaggio naturale, sviluppati per migliorare le capacità comunicative e la comprensione delle interazioni sociali, è possibile fornire strumenti creativi agli sceneggiatori, arricchendo le narrazioni e l’intrattenimento digitale con tecnologie avanzate che prima erano appannaggio esclusivo della ricerca nel settore difensivo.

Versatilità del Dual-Use

Una Prospettiva per la Sostenibilità e l’Innovazione

Il modello Dual-Use si rivela una piattaforma di sperimentazione continua, dove l’adozione circolare di tecnologie tra ambiti militari e civili porta benefici multidimensionali, ottimizzando risorse e riducendo i costi di sviluppo. Ogni tecnologia può essere ripensata per soddisfare un doppio obiettivo: la sicurezza e il benessere pubblico. In questo modo, il modello Dual-Use facilita una trasformazione digitale capace di rispondere alle necessità di una società in continua evoluzione, incentivando una cooperazione costante tra ricerca militare e innovazione civile. Questa complementarità non solo amplifica l’efficacia dei sistemi tecnologici, ma crea anche una visione più integrata e umanistica della tecnologia, capace di unire persone, comunità e settori verso obiettivi comuni di progresso e sostenibilità.

Di seguito alcuni esempi concreti di ricerca applicata – tratti dal portfolio dell’ICT – di come queste sinergie tra ricerca militare e civile abbiano prodotto tecnologie avanzate con applicazioni trasversali, dimostrando come l’innovazione possa nascere da contesti distinti e adattarsi a nuovi ambiti con un impatto positivo sulla società civile:

UrbanSim
Addestramento alla contro-insurrezione e formazione civile
Progetto: UrbanSim, sviluppato dall’Institute for Creative Technologies (ICT) per l’Esercito degli Stati Uniti, è un simulatore virtuale concepito per addestrare i leader militari alla gestione di missioni di controinsurrezione.
Dual-Use Applicazione Civile: Questa tecnologia è stata riadattata per sviluppare moduli di formazione destinati a formare il personale di emergenza civile e le organizzazioni di soccorso in situazioni di crisi. Grazie alla sua struttura narrativa e alla possibilità di simulare scenari complessi, UrbanSim è utilizzato anche per sensibilizzare la popolazione sulle dinamiche di intervento e per preparare i cittadini a situazioni di emergenza.
DisasterSim
Preparazione alle emergenze e sensibilizzazione pubblica
Progetto. DisasterSim è una simulazione sviluppata per addestrare i soldati alle operazioni di soccorso in caso di disastri naturali all’estero.
Dual-Use applicazione civile. Utilizzato ora come strumento per la sensibilizzazione e la formazione, DisasterSim permette ai civili di familiarizzare con le situazioni di emergenza e di comprendere l’importanza delle misure preventive e delle risposte organizzate. Questo esempio evidenzia come una tecnologia inizialmente pensata per operazioni militari sia stata riproposta per l’educazione pubblica e la prevenzione, migliorando la resilienza delle comunità.
Platform Lightning
Monitoraggio delle prestazioni e salute mentale
Progetto. La Platform Lightning, sviluppata per il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, utilizza sensori avanzati per monitorare continuamente lo stato fisiologico e cognitivo dei militari, offrendo informazioni in tempo reale su vari parametri di salute.
Dual-Use applicazione civile. Questa piattaforma è stata adattata per monitorare atleti e pazienti, fornendo una panoramica continua delle loro condizioni fisiche e psicologiche. Per i civili, la Platform Lightning offre uno strumento personalizzato di prevenzione e assistenza che favorisce l’adozione di abitudini di vita salutari, supportando la salute e il benessere con un sistema che integra il monitoraggio della performance umana in tempo reale.
Storytelling AI
per la formazione e l’intrattenimento
Progetto. Originariamente sviluppate per migliorare l’interazione nelle simulazioni di addestramento, le tecnologie di narrazione basate sull’intelligenza artificiale sono state applicate per generare storie in ambienti militari e di addestramento, aiutando i soldati a simulare interazioni complesse in scenari realistici.
Dual-Use Applicazione Civile. Questa tecnologia è stata trasferita nel settore dell’intrattenimento, migliorando la creatività e la qualità narrativa in serie televisive e videogiochi. Un esempio rilevante è dato dall’esperienza di professionisti come Matt Bosack, che hanno portato queste competenze di narrazione nella produzione di contenuti di successo per il cinema e la TV. La capacità dell’intelligenza artificiale di assistere gli scrittori nelle narrazioni offre ora uno strumento di creazione narrativa avanzato, espandendo i confini della produzione culturale.
Scansione 3D e Telepresenza.
Dal Presidente agli usi museali
Progetto. Nel 2014, l’ICT ha sviluppato un sistema di scansione 3D per creare un ritratto digitale del presidente Obama, utilizzando tecnologie avanzate di cattura dell’immagine sviluppate per usi militari e cinematografici.
Dual-Use applicazione civile. Oggi, questa stessa tecnologia è impiegata in musei e istituzioni culturali per digitalizzare opere d’arte e reperti storici, preservandoli per le generazioni future e migliorando l’accessibilità culturale. La tecnologia di scansione 3D è diventata uno strumento fondamentale non solo per la telepresenza ma anche per la conservazione digitale del patrimonio artistico, evidenziando come l’innovazione derivante dal contesto militare possa generare valore culturale e sociale duraturo.
Body Computing
per la Prevenzione del PTSD e il miglioramento delle prestazioni
Progetto. L’USC Center for Body Computing, inizialmente sostenuto da fondi militari, ha sviluppato soluzioni di body computing che monitorano e analizzano parametri fisiologici per prevenire il PTSD tra i militari.
Dual-Use applicazione civile. Questi sistemi sono stati successivamente adattati per migliorare le prestazioni e monitorare la salute mentale in ambito civile, offrendo anche supporto preventivo e di riabilitazione per atleti e pazienti. Attraverso dispositivi di monitoraggio continuo, si possono rilevare segnali precoci di stress o affaticamento, migliorando il benessere della popolazione generale. L’adattamento al settore civile ha contribuito a creare sistemi di gestione della salute individuale che integrano approcci olistici, favorendo la prevenzione e il miglioramento delle prestazioni umane.

Il valore aggiunto di un Modello Dual-Use

Questi esempi evidenziano come il modello Dual-Use rappresenti non solo un’ottimizzazione delle risorse tecnologiche e umane, ma anche un impulso all’innovazione con impatti positivi su larga scala. Ogni progetto dimostra come una tecnologia concepita per scopi specifici possa essere riadattata per rispondere a esigenze civili, militari o entrambe , creando un ciclo virtuoso di innovazione che arricchisce sia la sicurezza nazionale sia il tessuto sociale.

Il vero valore aggiunto di questo approccio risiede nella capacità delle organizzazioni di adottare un modello integrato e collaborativo, in cui le competenze possono essere trasferite tra domini diversi, generando un impatto sostenibile e multifunzionale, capace di rispondere in modo flessibile alle sfide contemporanee.

Advanced Tactical Augmented Reality System (ATARS)

Come recente esempio di innovazione Dual-Use, il sistema Advanced Tactical Augmented Reality System (ATARS) rappresenta una delle applicazioni più sofisticate della realtà aumentata (AR) conosciute pubblicamente. Pensato da un top gun della Royal Air Force e sviluppato dalla società britannica Red 6 per l’addestramento tattico dei piloti da combattimento, ATARS consente ai piloti di interagire con obiettivi virtuali in tempo reale mentre volano su aerei veri. Questo approccio iperrealistico e sicuro offre un addestramento avanzato senza i rischi associati alle esercitazioni reali.

Tecnologia
ATARS combina elementi di intelligenza artificiale, realtà aumentata e sensori avanzati per posizionare oggetti virtuali nello spazio fisico visibile ai piloti. Attraverso visori AR installati nei caschi, i piloti possono vedere e interagire con entità virtuali, come aerei nemici o bersagli a terra, che rispondono dinamicamente alle loro manovre. Questo tipo di simulazione immersiva ottimizza tempi e costi operativi, elevando l’efficacia dell’addestramento.

Dual-Use in applicazioni civili
Sebbene sviluppato per scopi militari, ATARS ha potenziali applicazioni in numerosi settori civili. Nell’addestramento di piloti commerciali, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per simulare scenari di emergenza, consentendo ai piloti civili di esercitarsi in manovre critiche senza rischi.

Inoltre, le simulazioni in Realtà Aumentata (AR) di ATARS offrono prospettive innovative in altri ambiti, come ad esempio:

Medicina e Chirurgia
Versioni adattate di ATARS potrebbero aiutare i chirurghi a simulare e prepararsi a procedure complesse, con visualizzazioni AR in tempo reale di scansioni anatomiche durante gli interventi.
Educazione e Formazione STE(A)M
Integrato nei programmi scolastici e universitari, ATARS può offrire esperienze immersive nelle materie scientifiche, consentendo agli studenti di esplorare modelli complessi di fisica, biologia e chimica.
Gestione delle Catastrofi e delle Emergenze
Una versione civile di ATARS potrebbe formare il personale di protezione civile per rispondere a emergenze, come terremoti o inondazioni, visualizzando dati in tempo reale che migliorano la coordinazione degli interventi
Intrattenimento e Turismo Esperienziale
Pensando ad esempio di calare un turista nel luogo di un’epica battaglia della storia, il turismo potrebbe essere trasformato con esperienze altamente immersive; nelle città storiche e nei musei, potrebbe permettere ai visitatori di interagire con ricostruzioni ed animazioni virtuali scoprendo dettagli nascosti.

Una visione futuristica del Dual-Use
ATARS ispira una nuova visione per il Dual-Use, dove l’integrazione tra tecnologie avanzate e applicazioni civili non si limita solo a migliorare sicurezza e precisione, ma apre nuovi orizzonti per l’interazione tra mondo reale e virtuale. Questa tecnologia potrebbe avere un impatto profondo, trasformando settori come l’educazione, la sanità, il turismo e la gestione delle emergenze, portando innovazione e valore in ambiti ancora inesplorati. ATARS e sistemi simili ampliano il concetto di Dual-Use, offrendo una piattaforma che ridefinisce modelli di apprendimento, assistenza e intrattenimento, arricchendo la nostra esperienza quotidiana.

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