Rapporto della ricerca in SUPSI

Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Rapporto della ricerca in SUPSI Cinque anni di innovazione: bilancio, indirizzi strategici e prospettive per il futuro

Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Rapporto della ricerca in SUPSI Cinque anni di innovazione: bilancio, indirizzi strategici e prospettive per il futuro

Indice La ricerca in SUPSI 9 10 17 Introduzione Riassunto di cinque anni di ricerca La ricerca nel contesto nazionale e internazionale I progetti di ricerca del periodo 2009-2013 23 43 55 103 111 151 183 193 Asse 1 Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi innovativi Asse 4 Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Asse 5 Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Asse 6 Sistemi sociali e salute pubblica Asse 7 Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Asse 8 Sistemi educativi/formativi Nuove descrizioni degli assi di ricerca 203 208 213 220 225 235 241 244 Asse 1 Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi innovativi Asse 4 Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Asse 5 Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Asse 6 Sistemi sociali e salute pubblica Asse 7 Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Asse 8 Sistemi educativi/formativi 249 Il futuro della ricerca in SUPSI: proiezioni e proposte

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Saluto del Presidente A cura di Alberto Cotti Presidente del Consiglio SUPSI fino al 30.06.2014 Quando discutiamo di insegnamento e di formazione in aula, abbiamo tutti alle spalle per fortuna un esperienza personale e dunque sappiamo bene di che cosa stiamo parlando, anche se ognuno porta inevitabilmente con sé vissuti personali, spesso molto diversi da una persona all altra e di conseguenza anche carichi di emozioni, e percezioni diverse, che rendono non sempre facile il confronto e la ricerca di positive convergenze. Ma la base c è, se come minimo abbiamo passato tutti, almeno 16 o 17 anni nella scuola, dalla scuola dell infanzia alla fine della scolarità obbligatoria. La ricerca invece nell immaginario collettivo ha per forza di cose molti meno riferimenti, rimane spesso, purtroppo, un oggetto misterioso, perché pochi hanno avuto la fortuna di accedervi e sperimentare. Dunque compito di un istituzione universitaria che dedica moltissime risorse a questo compito (la SUPSI impiega oggi l equivalente di un centinaio di unità lavorative a tempo pieno, tra ricercatori e collaboratori scientifici) è anche quello di spiegare al vasto pubblico che cosa viene fatto, in questo particolare ambito, spesso con molta discrezione e silenzio. Ricercare, all interno di un mondo in costante e rapidissima evoluzione, in cui ci si muove sempre più in tempo reale e dove le tecnologie la fanno sempre più da padrone, significa a mio avviso analizzare porzioni di realtà interconnesse, problemi e situazioni che, nella loro complessità, caratterizzano il nostro tempo e la nostra realtà, nell intento di fornire spiegazioni e di dare anche mezzi e strumenti per migliorare l esistente. Per dirla molto semplicemente, il ricercatore in una Scuola universitaria professionale lavora in team con gli enti pubblici, le piccole e medie imprese, gli ospedali, le cliniche, le case per anziani, le scuole e chi ne ha più ne metta, per analizzare, capire, identificare problemi e possibili soluzioni, misure atte a crescere in qualità, il tutto con l obiettivo di rendere un servizio alla comunità. La presente pubblicazione, a mio modesto avviso di notevole livello per qualità, rigore e senso didattico, presenta il lavoro fatto in cinque intensi anni, in cui la ricerca in SUPSI è cresciuta in modo veramente impressionante, fino ad assumere oggi un ruolo importante, anche nella sua relazione con l insegnamento. In altri termini: più conosco la complessità e le particolarità del mondo in cui vivo, più capisco i rapporti di causaeffetto e dove si collocano i reali problemi, più sono credibile e in grado di insegnare con provata competenza e autorevolezza. La ricerca non è quindi solo un servizio al Paese e al territorio, ma è anche un fattore di crescita qualitativa per la SUPSI e oltretutto funge anche da stimolo a migliorare sempre, in ogni mandato istituzionale in cui operiamo. Più ricercatori sono in rete locale, nazionale e internazionale, più fanno squadra e più gli specifici saperi disciplinari vengono messi in comune, più sono in grado di fornire chiavi di lettura differenziate, pluridisciplinari e interdisciplinari, che ci aiutano a capire dove e come stiamo andando e quali saranno i fattori di riuscita di domani. Grazie a tutti per questo lavoro fondamentale, prezioso e il più delle volte anche lontano dai riflettori: la ricerca non fa spettacolo, ma è fondamentale. E scusate se è poco 5

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Bilancio di 5 anni di ricerca in SUPSI La SUPSI si propone di accompagnare lo sviluppo del nostro Cantone nei molteplici ambiti disciplinari in cui è attiva, contribuendo a definire proattivamente risposte concrete alle complesse sfide con cui si trova confrontata la nostra società. A fianco della formazione, il mandato istituzionale della ricerca applicata costituisce un elemento determinante per il raggiungimento di questo fondamentale obiettivo. A cura di Franco Gervasoni Direttore generale della SUPSI Sin dalla sua costituzione la SUPSI è la scuola universitaria professionale svizzera con la maggiore intensità di ricerca, grazie originariamente all integrazione di attività pregresse presenti nel Cantone, successivamente all impegno e alla qualità dei nostri ricercatori e ricercatrici, che hanno saputo imporsi in un contesto sempre più competitivo e globale. Quando, nel 2008, abbiamo definito una nuova strategia per la nostra ricerca con lo spirito di valorizzare il patrimonio di esperienze e competenze che veniva ereditato dalla nuova direzione, non pensavo che saremmo riusciti nel lustro successivo a realizzare un volume e una varietà di progetti come quelli raccontati in questa pubblicazione. Testimonianza della nostra crescita molto significativa sia quantitativa, sia qualitativa in termini disciplinari e interdisciplinari, come pure della nostra capacità di declinare anche in questo ambito i nostri valori di concretezza, originalità, multidisciplinarità, partnership, internazionalità, territorialità e innovazione. Costruendo su queste solide basi, i miei principali auspici per il futuro sono quelli di riuscire a garantire condizioni quadro adeguate per lo sviluppo delle nostre attività, di aumentare ulteriormente la qualità della nostra azione in tutte le discipline, di profilare in modo ancora più chiaro gli indirizzi prioritari della nostra ricerca e di riuscire a comunicare in modo più esplicito l importanza e l utilità dell azione della SUPSI per la nostra regione. Solo così potremo mantenerci competitivi e continuare a svolgere fino in fondo il nostro ruolo a fianco dei nostri numerosi partner aziendali e istituzionali, incentivandoli a continuare a investire nella ricerca e nell innovazione, fattori chiave per nutrire la formazione di base e continua di attualizzati saperi e per accompagnare lo sviluppo futuro del nostro Cantone. Ringrazio molto sentitamente gli innumerevoli partner di progetto, nelle università svizzere e internazionali, come pure nelle istituzioni e aziende nel nostro territorio che hanno collaborato al nostro fianco in questi ultimi 5 anni. Ringrazio tutti i colleghi e le colleghe che hanno investito le loro energie, competenze e passione per raggiungere i risultati che, con fierezza, presentiamo in questa pubblicazione. A tutti auguro una stimolante lettura. 7

La ricerca in SUPSI 8

Introduzione La ricerca alla SUPSI è stata un elemento importante fin dalla nascita della Scuola. Uno dei motivi è dovuto al fatto che date le sue piccole dimensioni essa doveva mostrarsi molto attiva e competitiva per poter essere selezionata dagli enti finanziatori da una parte e dai partner di progetto dall altra. Giambattista Ravano Direttore della Ricerca e dell innovazione SUPSI Nella prima fase della sua vita, dal 1997 al 2003, la SUPSI si è affidata ai suoi ricercatori già esperti e affermati ed è quindi cresciuta in quelle direzioni dove esisteva già una cultura della ricerca consolidata. Gli istituti originari della SUPSI quali l Istituto di Scienze della Terra, l Istituto Dalle Molle di studi sull Intelligenza Artificiale, e l Istituto CIM della Svizzera italiana hanno trainato con i settori del controllo geologico del territorio, dell algoritmica avanzata, della produzione industriale e con progetti sul territorio locale fino al livello internazionale. In seguito le richieste dei partner esterni, che fossero aziende, altri istituti di ricerca partner, organizzazioni o enti, hanno naturalmente indirizzato alle loro necessità le specializzazioni; pur sempre però all interno dell insieme di campi e aree che avevamo deciso di perseguire. Da qui sono nati diversi altri settori identificati con i dipartimenti originati dalla riorganizzazione del 2003 e quindi dagli ambiti dell ambiente e delle costruzioni, della tecnologia ingegneristica, dell economia, il sociale e in seguito il sanitario. Una volta consolidati i dipartimenti (dal 2009 a oggi), una naturale esigenza ci ha portati a voler cooperare in modo multidisciplinare, anche per la natura dei problemi sempre più complessi e variegati e dalle attese di soluzioni complessive. La conoscenza reciproca tramite la frequentazione d incontri formali e informali, l istituzione di un gruppo di lavoro SUPSI sulla ricerca, lo sviluppo di progetti con molti partecipanti e la globale crescita quantitativa hanno dato luogo alla definizione di sette (poi otto con l inserimento del DFA) grandi (per estensione di contenuti) assi di ricerca che ci hanno accompagnato in molte attività di indirizzo strategico. L arrivo delle scuole affiliate ha arricchito sul piano dell arte e della formazione a distanza anche la ricerca. All interno della SUPSI si sviluppano con continuità una serie di aree e/o campi di attività che tracciano sia la complessità sia la varietà degli argomenti di ricerca. Gli assi di ricerca SUPSI elencati in seguito, non racchiudono tutte le attività di ricerca ma connotano le caratteristiche principali che ci identificano. - Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza - Sistemi energetici - Prodotti e processi innovativi - Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio - Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione - Sistemi sociali e salute pubblica - Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio - Sistemi educativi/formativi Alcune brevi note sui dati e le figure presentate Nelle figure 1 e 2 alle pagine seguenti sono indicati tutti i ricavi della ricerca ottenuti annualmente dai dipartimenti della SUPSI. I dati raccolti negli altri grafici provengono dai dati contenuti nei progetti di ricerca, che abbiamo classificato nella relativa banca dati, e dalla loro affiliazione a un asse di ricerca principale o eventualmente secondario. Essi hanno l obiettivo di fornire soprattutto una visione qualitativa e di raffronto. Il contributo di CSI e STD va principalmente nell asse 7, quello della FFHS è chiaramente ascrivibile agli assi 4, 5 e 8 (come segnalato nelle figure 3 e 5). Evidentemente altri progetti, ora non classificati come appartenenti agli assi di ricerca, farebbero lievemente variare i volumi globali ma non cambiano nella sostanza l andamento dei contenuti principali della ricerca SUPSI. 9

Riassunto di cinque anni di ricerca Quantitativamente gli andamenti in cinque anni sono stati importanti passando da un volume globale di poco più di 10 milioni di ricavi da fonti competitive fino a superare i 18 milioni (figura 1). La declinazione nei dipartimenti di appartenenza mostra crescite soprattutto nella Tecnica in assoluto e nella Sanità in percentuale (figura 2). Da un punto di vista qualitativo è utile discutere lo sviluppo avuto in ciascun asse di ricerca. Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza All inizio del quinquennio quest asse di ricerca ha indirizzato e consolidato le attività di progetti di salvaguardia delle risorse idriche, mitigazione degli effetti dei cambiamenti climatici e dei pericoli naturali oltre che sul territorio del Cantone Ticino anche nelle cooperazioni nazionali e internazionali tra cui con paesi in via di sviluppo. Nell ambiente costruito ci si è occupati di riuso nel restauro e nell architettura e di evoluzione dei materiali, delle modalità di messa in opera e del loro degrado. Il profilo delle competenze ha consentito di incrementare le cooperazioni internazionali attorno al tema dei materiali non solo nell ambiente costruito ma anche nel settore dei trasporti e grazie all esistenza del laboratorio Dynamat che consente di studiare la dinamica dei materiali sottoposti a condizioni estreme. Con il ripetersi di fenomeni di instabilità del terreno il monitoraggio idrogeologico ha dato origine a progetti per individuare nuovi metodi e strumenti di acquisizione e sistemi previsionistici. L ambiente naturale e l ambiente costruito si caratterizzano per cambiamenti lenti e durevoli. Questa caratteristica apparentemente dimostra come investimenti in questi settori generino benefici nel lungo periodo e quindi con meno necessità di investire di continuo a breve termine. 20 16.8 17.5 Figura 1: Andamento Ricavi totali ricerca SUPSI assegnati negli anni senza contributi cantonali (in milioni di franchi, senza DFA e scuole affiliate). 16.5 15 13.9 10.2 10 2009 2010 2011 2012 2013 10

Figura 2: Andamento Ricavi dipartimentali senza contributi cantonali (in milioni di franchi, senza DFA e scuole affiliate). 12 10 8.9 10.2 10.1 10.6 DACD DSAN DSAS DTI 8 6 6.1 4 3.1 3.6 4.31 4.3 4.1 2 1.3 1.4 1.2 1.03 0.8 0.2 0.8 1.2 0.2 2009 2010 2011 2012 2013 Sistemi energetici Il laboratorio per la certificazione dei moduli fotovoltaici è stato realizzato nel corso di questi anni. Esso occupa più di 1000 mq in uno stabile a Lamone, è stato accreditato con successo secondo le norme ISO e ha iniziato un percorso importante nella ricerca applicata nel settore fotovoltaico. Percorso che negli anni lo ha portato a diventare di riferimento per le misure elettriche sui moduli fotovoltaici in Svizzera ma anche all estero. Esso è passato negli anni da laboratorio di servizio a laboratorio di ricerca e ora svolge la maggioranza della sua attività nella ricerca applicata. Contemporaneamente, con un accresciuta spinta negli ultimi anni, si sono sviluppati progetti nella mobilità sostenibile con particolare attenzione al consumo energetico (ma anche a tutte le conseguenze o premesse socio-culturali necessarie a promuovere diversi tipi di mobilità). Car-s haring, bike-sharing, veicoli elettrici, trasporto pubblico fanno parte di un sistema studiato e provato ed è attualmente argomento di approfondimento. Infine va fatto notare come la SUPSI si sia inserita bene nel contesto federale della ricerca in energetica, che ha stanziato crediti supplementari per sviluppare sette centri di competenza svizzeri. Efficienza, reti e componenti, stoccaggio, distribuzione, efficienza nella mobilità, energia da biomassa, aspetti economici, sociali, legali ed ecologici. La presenza dei nostri ricercatori è assicurata in ciascuna rete in parte con finanziamenti federali o fondi propri oltre che con progetti acquisiti su base competitiva. Il consumo energetico e le fonti di energia sono diventati un tema sempre più importante durante questi cinque anni, non solo per quanto riguarda la generazione e il trasporto ma anche per tutti gli aspetti di consumo che qualche anno fa erano considerati meno importanti. Un esempio è il consumo energetico nell ambito della produzione industriale sul quale è necessario porre l attenzione poiché il costo dei prodotti è sempre più influenzato dal costo dell energia per produrli. La ricerca applicata di conseguenza deve trovare nuove vie innovative per produrre con bassi consumi. Gli investimenti nell ambito dei sistemi energetici dimostrano come la SUPSI si sia mossa con sufficiente anticipo per entrare con solide competenze in alcuni dei campi strategici definiti dalla nuova politica energetica federale. Prodotti e processi innovativi Il quinquennio trascorso è stato per la produzione industriale un periodo estremamente difficile in quanto ha vissuto un calo importante in Europa e Nord America, accelerandone la deindustrializzazione e la relativa industrializzazione dei paesi emergenti. Questi fenomeni importanti di tendenza generale hanno avuto influenza anche nella ricerca applicata spingendo a cercare per le aziende europee nuovi prodotti più competitivi dal punto di vista di tecnologia avanzata e qualità. Anche in SUPSI, che prevalentemente si dedica alle aziende del Canton Ticino e della Svizzera, abbiamo sentito queste tendenze. Alcuni elementi indicativi sono i seguenti. 11

Figura 3: Raffigurazione schematica della trasversalità degli assi rispetto ai dipartimenti e alle scuole affiliate: la gradazione dei colori raffigura l intensità della ricerca I materiali per i prodotti devono avere caratteristiche qualitative e quantitative (leggerezza, robustezza, impermeabilità, adattamento alla manipolazione, ecc.) di sempre maggior livello. In questo senso diversi progetti hanno avuto il compito di trovare nuovi materiali più performanti sia nelle costruzioni meccaniche che nei prodotti d uso comune quali bottiglie, orologi, strutture negli elettrodomestici. L automazione e la meccanica beneficiano maggiormente delle capacità di miniaturizzazione e di precisione di movimento tipicamente sviluppata nelle aziende svizzere. Questo necessita sempre maggiore raffinatezza nelle simulazioni fisico-meccaniche e il conseguente adattamento degli strumenti informatici. Inoltre l algoritmica di controllo e adattamento si è sviluppata ulteriormente sia negli strumenti sia nei metodi. Anche la progettazione della produzione industriale sta evolvendo rapidamente e la SUPSI ha seguito con la costituzione di un nuovo Istituto di sistemi e tecnologie per la produzione sostenibile (ISTePS), nato da attività precedenti e in decisa espansione, caratterizzato da competenze in progettazione virtuale e automazione di processi. Un ambito applicativo da segnalare come elemento di sviluppo importante per tutta la SUPSI è quello del settore bio-medicale dove il prodotto è rappresentato da sistemi complessi costituiti da tecnologie informatiche, elettroniche e meccaniche di solito caratterizzate da performance molto elevate. Dopo i primi progetti dove gli aspetti ingegneristici curavano la manipolazione di parti vitali, medicinali e altri elementi utilizzati in medicina o cure sanitarie, siamo entrati in progetti più puramente bio-ingegneristici dove la distinzione tra ingegneria tradizionale e scienza della vita non è più così netta. Quindi ricerca e progettazione sono entrate anche in SUPSI nel campo di tessuti vivi, molecole e medicinali. Inoltre le stesse o simili competenze nell ambito bio-chimico sono necessarie per l ingegneria in campo ambientale che alla SUPSI si occupa specialmente di manipolazione e gestione di scarti, acque reflue e generalmente d inquinamento. L asse 3 si caratterizza per il volume cospicuo dei propri progetti. Si tratta di progetti con una forte valenza pre-competitiva che richiedono il coinvolgimento delle migliori competenze nazionali ed internazionali per l ottenimento dei finanziamenti. A cicli temporali in cui si viene svolta ricerca pre-competiva (volumi particolarmente alti) seguono cicli ove avviene il trasferimento di conoscenze a favore delle imprese mediante l avvio di progetti CTI (minori volumi con più progetti). Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio L imprenditorialità non s insegna ma la si pratica. Così si sente spesso dire. Ed è in gran parte vero, anche se va detto che molte capacità si possono sviluppare facendo tesoro dell esperienza e sviluppando alcune conoscenze di base fondamentali. Nei cinque anni del periodo descritto il fatto più indicativo di questo ambito di ricerca è stata la costituzione del Centro di competenza Inno3 (che sta per innovazione, impresa e imprenditorialità). Direzione DACD DFA DSAN DSAS DTI FFHS STD CSI Ricerca Ambiente Sistemi energetici Prodotti e processi Modelli imprenditoriali Sistemi intelligenti Società e salute Arte e benessere Sistemi educativi IMC ISAAC IST LCV CC WASH CC Dynamat CCR CC CIRSE CSS CC DILS Area Ricerca CCA CC Diritto tributario CC Inno3 CC WeL ICIMSI IDSIA ISEA ISIN ISTePS Forschung und Entwicklung Ricerca Ricerca 12

Attorno a questa unità, non solo di ricerca ma anche di formazione continua e di base su questi temi, si sono sviluppati ricerche e servizi di consulenze sia per le imprese che per le istituzioni dello Stato, di comunità regionali o locali e altri. Uno sviluppo importante per il territorio quindi che ha ottimi ancoraggi internazionali, partecipando a studi e monitoraggi sulle questioni relative all imprenditorialità e all innovazione con partner europei. Questo tema come detto si presta in modo importante ad essere legato alle attività di formazione in quanto può essere un argomento privilegiato di attività progettuali adatte agli studenti nella fase terminale dei loro studi. Va quindi fatto notare che queste attività di ricerca e servizio si sono inserite in seguito nella formazione continua (MAS) e nella formazione base (Master consecutivi ma anche ultimi semestri del Bachelor), per gli studenti del ramo economico ma anche nell ingegneria. L imprenditorialità ha iniziato ad influenzare anche la formazione d ingegneri ed architetti (oltre che di economisti aziendali). Non è da escludere che sia dovuto al rapporto virtuoso tra ricerca, servizi e formazione. Le attività di servizio e consulenza sui nuovi modelli d impresa, così come altre iniziative, per esempio lo studio dei problemi legati alla successione nelle imprese, o la progettazione di nuovi distretti industriali regionali, hanno portato oltre ai necessari risultati verso i partner di progetto anche a proporre corsi di formazione continua che completano il ciclo di trasferimento di conoscenza. In questi 5 anni quindi l argomento dell innovazione nelle imprese e dei cambiamenti nel modo di fare impresa è diventato una competenza riconosciuta della SUPSI. Sia le istituzioni che i privati si indirizzano a noi e si attendono l aumento di competitività e soluzioni. Si nota come le tempistiche per questo settore, sicuramente innovativo, abbia avuto i propri tempi di maturazione per poi avviarsi al consolidamento a partire dal 2012. È importante sottolineare come soprattutto in questo asse culture diverse abbiano avuto modo di esprimersi condividendo appieno, verso la fine del periodo di osservazione, gli obiettivi comuni. Si tratta di un vero e proprio processo di mutuo apprendimento. Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Le tecnologie dell informazione e della comunicazione si sono sviluppate moltissimo, occupando sempre di più spazi nella vita quotidiana delle persone. Si vede bene nei nostri progetti come le applicazioni informatiche abbiano seguito la tendenza verso il mobile computing tra l altro fornendo supporto a categorie socio-economiche particolari. Per esempio diversi progetti si sono svolti nell ambito dell assistenza alle persone anziane o persone diversamente abili. Oppure in settori come quello del trasporto, della logistica e dell industria d intrattenimento. Da competenze molto verticali sulle tecnologie il ricercatore in ambito informatico sviluppa sempre di più una sensibilità multidisciplinare, interagendo con l operatore sanitario, l economista, l ingegnere civile, ecc. per trovare una soluzione funzionalmente adatta. Negli ultimi anni compare la tendenza a far precedere approfonditi studi di usabilità alla progettazione di un applicazione informatica. Anche i temi dell apprendimento automatico, dell ottimizzazione e della robotica a sciami, tipici dell intelligenza artificiale che caratterizzano la SUPSI a livello mondiale, si sono sviluppati molto in alcune direzioni applicative come per esempio l estrazione d informazione da grandi e complessi quantitativi di dati, in ambito finanziario o di gestione delle risorse naturali. Abbiamo quindi vissuto cinque anni in cui quest asse di ricerca si è sviluppato cooperando di più con i vari settori specialistici della SUPSI e diventando una sorta di tecnologia abilitante in particolare per gli assi che si occupano di socialità e sanità, energia e territorio. Talvolta il coordinamento di queste competenze non si è rivelato semplice, in quanto le necessità, anche puntuali, di competenze ICT possono essere realizzate in diversi modi: inserendo direttamente nel progetto persone dedicate oppure facendo capo ad unità specialistiche. Ad ogni modo è stata molto chiara la crescita soprattutto qualitativa che identifica ormai bene la capacità di realizzare progetti ad alto contenuto ICT. 13

Figura 4: Distribuzione percentuale di attività degli assi di ricerca nel 2009 Asse 1 Ambiente Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi Asse 4 Modelli imprenditoriali Asse 5 Sistemi intelligenti Asse 6 Società e salute Asse 7 Arte e benessere Asse 8 Sistemi educativi Figura 5: Coinvolgimento in percentuale nel numero di progetti d asse 2009-2013. DACD DFA DSAN DSAS DTI CSI STD FFHS 4.2% 40.4% 2.3% 5.7% 8.6% 1.7% 1.6% 35.5% Sistemi sociali e salute pubblica Pur appartenendo a due dipartimenti diversi, i temi della sanità e della socialità sono anche in SUPSI strettamente connessi. Fin dal 2009 quindi abbiamo deciso di far convergere gli sforzi dei ricercatori nel preparare le strategie, gli l indirizzi di progetto, e qualche specifico investimento. Nel 2009 il settore sanitario era comunque più giovane per presenza alla SUPSI. Quindi anche le attività di ricerca erano evidentemente ancora in costruzione. L inizio assieme al settore sociale ha dato impulsi interessanti in tutto l ambito delle competenze sociali, nelle cure sanitarie e di converso nei comportamenti sociali a causa delle cure sanitarie e della prevenzione. Il settore degli anziani era già ben presente. Le applicazioni tecnologiche in questo ambito hanno trovato ampio spazio di sviluppo sia nel vasto tema che lega l ambiente e le costruzioni al loro utilizzo alle persone sia in tutti i prodotti concepiti per il miglioramento della qualità della vita. Questo ha fatto nascere una serie di nuovi progetti alla cui guida stavano gli operatori sanitari (o sociali) e che pescavano abbondantemente le innovazioni tecniche o delle scienze esatte per apportare dei miglioramenti. L asse sistemi sociali e salute pubblica è cresciuto percentualmente in modo eccezionale, triplicando in 5 anni il volume dei progetti con una apertura di ambito applicativo molto vasta. Si è costituito nel 2011 il Centro competenza anziani (CCA) che è il punto di riferimento in Ticino, e sono nati diversi progetti nel campo dell ergo- e fisioterapia per nuovi prodotti di supporto ai pazienti. Ma la tecnologia sta entrando anche in maniera importante negli stili e modi di vita. Questo influenza anche la qualità sanitaria delle persone e quindi nuovi progetti e prodotti di tecnologie informatiche sono stati sviluppati guidati dai nuovi bisogni. 100 80 60 40 20 0 Ambiente (TOT. 38) Sistemi energetici (TOT. 18) Prodotti e processi (TOT. 99) Modelli imprenditoriali (TOT. 24) Sistemi intelligenti (TOT. 164) Società e salute (TOT. 51) Arte e benessere (TOT. 16) Sistemi educativi (TOT. 70) 14

Figura 6: Andamento annuale dei finanziamenti degli assi dal 2009 al 2013 (in milioni di franchi). Asse 1 Ambiente Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi Asse 4 Modelli imprenditoriali Asse 5 Sistemi intelligenti Asse 6 Società e salute Asse 7 Arte e benessere 15 12 9 6 3 0 2009 2010 2011 2012 2013 Figura 7: Distribuzione secondo l asse di ricerca del Fondo per la ricerca SUPSI. Asse 1 Ambiente Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi Asse 4 Modelli imprenditoriali Asse 5 Sistemi intelligenti Asse 6 Società e salute Asse 7 Arte e benessere Questo asse di ricerca ha influenzato in modo importante tutti i dipartimenti e le scuole affiliate della SUPSI, inclusi i settori dell arte e della formazione, anch esse spesso decisive per determinare la qualità di vita. Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Non è facile delineare una linea di ricerca in ambito artistico quando la stessa ricerca è una parola così differentemente interpretata dall arte rispetto agli altri campi disciplinari. L arte è essenzialmente un atto di creatività già di per sé e quindi potrebbe non distinguersi chiaramente l esercizio dell arte dalla ricerca sull arte. Un altro aspetto particolare è stato quello finanziario. Infatti le due principali scuole d arte alla SUPSI (Conservatorio della Svizzera Italiana e Scuola Teatro Dimitri) TOT. 2 359 990 sono sottoposte ad un regime di finanziamento diverso rispetto ai dipartimenti. Le attività di ricerca hanno quindi un volume minore anche percentualmente alle dimensioni. Essere però definiti in un asse di ricerca comune ha consentito loro di sviluppare iniziative in cui musica, teatro e cultura visiva si sono reciprocamente contaminate. Evidentemente ciascuno dei tre ambiti ha mantenuto le sue specificità. Si sono sviluppati il design dei prodotti industriali e delle interfacce uomo-macchina. La ricerca di nuove forme di espressione teatrale non parlate, con forti contatti internazionali, ha consentito nuovi sbocchi al Teatro. In ambito musicale il Conservatorio ha potuto ospitare diverse iniziative d intermediazione culturale attraverso la musica, studiandone anche l interazione tra pubblico e artisti e la percezione della performance. Tra le varie iniziative va segnalato il MAS in Research Methods in the Arts, un programma volto alla formazione di giovani ricercatori alla pratica artistica. Un iniziativa lungimirante e innovativa che certamente darà nuovo impulso alla ricerca in generale e in particolare alla ricerca artistica. La ricerca nel mondo delle arti è sicuramente una sfida per la SUPSI e le scuole affiliate. Una sfida che è stata accettata con successo grazie all apertura della SUPSI. Nel mondo dell arte e dell interpretazione la ricerca scientifica è sicuramente una sfida che questo asse ha saputo compitamente raccogliere in tempi ragionevolmente brevi considerando la natura olistica della sfida. 15

Sistemi educativi/formativi Sia l Alta Scuola Pedagogica, che precede nella SUPSI il Dipartimento formazione e apprendimento, che quest ultimo hanno giocato un ruolo determinante nell accompagnare la Scuola ticinese. Questo ha significato studiare a fondo i modelli formativi, la situazione nella nostra regione, e sviluppare proposte di adattamento e miglioramento; un ruolo all inizio assicurato dal Centro innovazione e ricerca sui sistemi educativi del Dipartimento formazione e apprendimento (DFA). La ricerca aveva dato e dà un importante sostegno al Cantone Ticino dal quale riceve un significativo finanziamento. Inoltre su molti temi caratteristici della Svizzera italiana (per esempio tutto ciò che riguarda la cultura italiana stessa nella scuola) si è sviluppata una ricerca finanziata anche da fondi competitivi come quelli assicurati dal Fondo nazionale. Mentre le attività multidisciplinari degli altri assi di ricerca si sviluppavano, il DFA si consolidava come Dipartimento e alla fine di questo periodo ha delineato il profilo che permetterà di condividere molti aspetti anche esistenti in altre attività della ricerca della SUPSI. Questo profilo è descritto nel capitolo relativo all asse Sistemi educativi/ formativi. La formazione di base e la formazione continua sono per una società evoluta e benestante aspetti da coltivare con attenzione onde evitare il rapido decadimento. Sia i giovani che gli adulti nel pieno della propria attività lavorativa dovranno maturare la capacità di apprendere rapidamente e sviluppare capacità creative che nascono dall analisi critica della realtà. Gli investimenti in questo asse rappresentano bene la raccolta della sfida fondamentale. Interessante è valutare quanto si è raccolto in finanziamenti anno per anno (figura 6) rispetto al volume svolto (totale in figura 1). Si noti che i finanziamenti ottenuti spesso si utilizzano su più anni. È quindi comprensibile come nel 2009, anno di notevole successo nell acquisizione, siano seguiti anni con meno acquisizioni, anche se il volume di attività in quell anno è cresciuto. Il fatto che il 2013 sia anche un anno con molti finanziamenti ottenuti lascia intuire che un progresso nel volume nell anno 2014 sarà probabile. La SUPSI ha dedicato un fondo strategico per progetti che permettevano: a) di incrementare le conoscenze nei vari assi di ricerca o nei loro campi strategici riconosciuti; b) di preparare progetti per ottenere fondi competitivi; c) di scegliere un tema particolare (inerente ma non specificatamente indicato negli assi) e incrementare le competenze. I tre meccanismi sono stati utilizzati investendo fino ad ora 2 359 990 franchi ripartiti in modo abbastanza relazionato alle forze e competenze in campo (figura 7). Si può dire che la relazione tra supporto del Fondo per la ricerca SUPSI e nuovi progetti è stata rispettata quasi sempre, dimostrando che un uso attento di fondi strategici può far crescere le attività oltre il finanziamento interno stesso. Nella tipologia c) abbiamo voluto impegnare la SUPSI sul tema della mobilità e dei trasporti. In questo ambito ci attendiamo ancora risultati nel futuro. Conclusione I volumi di attività di ciascun asse di ricerca seguono in parte il dipartimento che ha svolto la ricerca e quindi è comprensibile come gli assi 3 e 5 siano in modo evidente i più ricchi in termini di progetti e attività (vedi figura 4). La cultura multidisciplinare non è comunque indistinguibile ma inizia a farsi notare osservando le cooperazioni dei Dipartimenti agli assi stessi (figura 3 e 5). 16

La ricerca nel contesto nazionale e internazionale Figura 8: Percentuale dei costi totali nelle SUP divisi per ambito (dati SEFRI 2012). Architettura, costruzioni e pianificazione del territorio Tecnica e tecnologia dell informazione Chimica e scienze della vita 2.7% Economia agricola e forestale Economia e servizi Design Musica, teatro e discipline artistiche Linguistica applicata Lavoro sociale Psicologia applicata Sanità Figura 9: Percentuali dei costi totali SUPSI divisi per ambito (dati SEFRI 2013). Architettura, costruzioni e pianificazione del territorio Tecnica e tecnologia dell informazione Economia e servizi Design Musica, teatro e discipline artistiche Lavoro sociale Sanità 0.5% 6.1% 13.2% 1.2% 2.4% 4.9% 57.1% 3.3% Contesto nazionale La SUPSI si inserisce in modo completamente armonico nel panorama svizzero delle SUP anche per quanto riguarda le attività di ricerca (vedi figure 8 e 9). La sua particolarità distintiva, in termini generali, è legata al fatto che la quantità di ricerca in termini percentuali è sempre stata molto più alta che nelle altre SUP (fino ad un 30% del volume totale di attività). Questo è dovuto a diversi fattori. Il più importante dei quali è legato al concetto di massa critica minima necessaria per un attività di ricerca di successo. 6.1% 1.5% 5.3% 5.1% 10.9% 6.8% 9.0% 43.3% 20.5% Dovendola sviluppare in SUPSI si sono raggiunti volumi attorno ai CHF 25 mio all anno che data la vastità dei campi delle SUP sono il minimo per potersi affermare a livello nazionale. La SUPSI non svolge attività negli ambiti disciplinari della chimica e scienza della vita, dell economia agricola e forestale, della linguistica applicata, della psicologia applicata e dello sport. Per tutti gli altri settori la SUPSI segue bene lo sviluppo e la situazione esistente nelle altre SUP. Tecnica e tecnologia dell informazione sono percentualmente l ambito più vasto di attività, seguite da architettura, costruzioni e pianificazione del territorio e via via dagli altri campi. Sempre in termini di volumi è il settore dell economia e dei servizi che invece è più piccolo (vedi figure 10 e 11). Le attività concernenti l energia e la scienza dei materiali sono spesso inserite alla SUPSI nell ambito delle costruzioni poiché hanno forti declinazioni in ingegneria civile e nel controllo del territorio. Questo ci distingue rispetto alle altre Scuole nella tipologia di classificazione e quindi nelle relative statistiche. Sulle dimensioni globali l ambito Tecnica e tecnologia dell informazione conta per il 10% di tutta la ricerca Svizzera in questo campo e il settore costruzioni addirittura per il 25%. Quando la SUPSI iscrive invece solo il 3,5% degli studenti SUP in Svizzera. Ancora più indicativa di una dinamica molto orientata alle collaborazioni è la quota dei progetti ottenuti da fondi europei che nell ultimo anno è stata del 26% di tutti i progetti in Svizzera. Infine, volendo rimarcare qualche differenza, i mandati diretti dalle imprese sembrano essere percentualmente minori in Ticino. Dal punto di vista qualitativo la partecipazione della SUPSI a consorzi di ricerca o cooperazioni bilaterali con le altre SUP, la concorrenza diretta tra SUP stesse per ottenere un partner industriale e finanziamenti e infine il confronto costante tra ricercatori svizzeri ci garantiscono un posizionamento qualitativo sicuramente nella media. Con punte di eccellenza in alcuni capitoli in tutti gli assi di ricerca. 17

Figura 10: Fondi SUP ricavati da terzi e competitivi suddivisi per ambito (dati SEFRI 2012, in mio). Fondi di terzi Fondi CTI Fondi UE e altri programmi di ricerca internazionale Fondi FNS Altri fondi federali Si può dire quindi che la SUPSI ha fatto delle scelte o rispettivamente che la competizione ha costretto la SUPSI a fare delle scelte, facendo emergere in ciascun asse di ricerca e dipartimento dei temi di rilevanza almeno nazionale. Per un evidenza di quali siano si rimanda in questa pubblicazione ai progetti descritti nei capitoli successivi. Contesto internazionale Nel rapporto con le altre nazioni, la SUPSI si è confrontata spesso con realtà anche distanti e paesi culturalmente assai differenti a iniziare da Cina, Sudafrica, Stati Uniti, Paesi Arabi; ma evidentemente si ritrova confrontata continuamente con gli altri paesi europei. È quindi in particolare sull Europa che si concentrano le osservazioni successive. Le differenze e i punti in comune con il mondo universitario europeo vanno viste nell ottica anche delle differenze tra università tradizionali e scuole universitarie profes- sionali. Sappiamo che in questo secondo tipo di università siamo in compagnia di nazioni quali Austria, Danimarca, Estonia, Finlandia, Francia, Germania, Irlanda, Norvegia, Lituania, Olanda, Portogallo e Svezia. A parte la Germania e l Olanda le dimensioni delle realtà SUP nelle altre nazioni sono simili. In generale in tutti questi paesi esiste un secondo ciclo (Master) e non esiste il terzo ciclo (Dottorato). Per tutti quindi l interazione tra formazione e ricerca avviene più a livello di Master che di Dottorato. Le definizioni di attività di ricerca sono molto variate, in alcune nazioni addirittura inesistenti. Dove esiste questa attività, dovunque si indica l orientamento alla pratica, alla progettazione, al trasferimento tecnologico e alle ricadute sull innovazione pratiche. La posizione della SUPSI a livello europeo quindi trova delle analogie, e come vedremo è comunque privilegiata poiché dispone di un chiaro mandato federale per eseguire ricerca applicata. 50 40 15 10 5 0 18 Architettura, costruzioni e pianificazione del territorio Chimica e scienze della vita Design Sanità Economia agricola e forestale Linguistica applicata Musica, teatro e discipline artistiche Psicologia applicata Lavoro sociale Tecnica e tecnologie dell informazione Economia e Servizi

In particolare deve contribuire a sviluppare innovazione a livello regionale ma con competenze allo stato dell arte a livello internazionale, ha un focus sulle piccole medie imprese (PMI) o su partner di progetto istituzionali, ha una rilevanza sull educazione professionale e sulla pratica professionale. Una grossa differenza tra il contesto europeo e il contesto svizzero è però la dimensione globale del settore universitario tradizionale rispetto a quello professionale. In Svizzera i due contesti sono di dimensioni simili, in Europa invece è molto prevalente quello universitario. Possiamo quindi già raggiungere una prima conclusione che permette di capire la numerosità dei progetti europei della SUPSI: La pur piccola dimensione della Scuola contiene realtà sufficientemente specializzate e concentrate da riuscire a competere a livello europeo grazie al mandato e al posizionamento in Svizzera. Un fattore molto importante è determinato dai sistemi di finanziamento che sono di solito di tre tipi. In un caso la ricerca è finanziata con una base destinata all istituzione. Poiché in Europa le SUP sono considerate istituzioni d insegnamento il finanziamento di base è solitamente mancante o molto limitato. In Svizzera e quindi anche alla SUPSI si dispone di fondi di compensazione fino al 30% del totale dei ricavi, questo pone la nostra scuola in una posizione di vantaggio nei confronti delle Scuole europee. Un altro gruppo di finanziamenti è costituito da agenzie di ricerca pubbliche che mettono a concorso fondi a base competitiva e su argomenti specifici. Generalmente questi fondi sono accessibili anche alle università o a istituzioni private. In questo caso la Svizzera ha anche una situazione particolarmente positiva poiché esistono alcune Nazioni europee dove le SUP sono escluse (per esempio Finlandia e Danimarca). Mentre invece è noto come in Svizzera esista la commissione tecnologia e innovazione (CTI) che finanzia progetti di ricerca applicata in modo specifico. Dall altra parte altri paesi come l Irlanda hanno strumenti simili e i programmi quadro di ricerca europei si stanno orientando sempre di più verso la ricerca applicata. Raramente, e così anche in Svizzera, le posizioni di professore sono finanziate anche per fare ricerca (un caso speciale è l Olanda). In questo senso la Svizzera si pone come la maggioranza degli altri paesi ed è per questo che le SUP accedono solo con grande difficoltà a programmi dove i professori devono essere già finanziati dall istituzione, come il Fondo nazionale svizzero. Il terzo canale di finanziamento della ricerca è costituito da mandati e contratti di aziende private o agenzie pubbliche che finanziano direttamente. Per le SUP questo è un canale importantissimo poiché riconoscere valore applicativo significa di fatto valorizzare prodotti e servizi commercializzabili. Il migliore indicatore di competitività e qualità si misura con la richiesta del mercato. Caso più evidente di questo tipo di finanziamento si registra in Germania dove il 75% del budget della ricerca è finanziato in modo diretto. In Svizzera invece è solo l 8%. La spiegazione è probabilmente dovuta al seguente fatto. La Svizzera non ha programmi di finanziamento dell innovazione direttamente sulle imprese, cosa che invece avviene in altri paesi e a livello di Unione Europea. Di conseguenza sono i finanziamenti degli enti federali preposti alla ricerca che fungono da finanziamento indiretto alle imprese, creando i presupposti per innovare con nuovi prodotti e processi sviluppati nelle SUP. 19