Siete mai rimasti intrappolati in un acquazzone torrenziale inaspettato? I sistemi di previsione meteorologica hanno sempre cercato di anticipare gli eventi atmosferici avversi, questi sistemi, tuttavia, dipendono fortemente da apparecchiature ingombranti, fisse e costose come i radar meteorologici, impedendo aggiornamenti tempestivi sulle condizioni meteorologiche locali per uso personale.
Il team di ricerca dell’Osaka Metropolitan University e dell’Università di Tokyo per colmare questa lacuna in termini di conoscenze e praticità, ha sviluppato un foglio di sensori leggero e collegabile, dotato di un sensore resistivo flessibile e di un elaboratore di analisi informatica, questo singolo dispositivo simultaneamente consente di misurare in tempo reale il volume delle gocce di pioggia e la velocità del vento, fornendo informazioni meteorologiche quando è applicato a ombrelli, automobili o case.
Il professor Kuniharu Takei dell’Osaka Metropolitan University, a capo della ricerca, ha dichiarato:
«I risultati ottenuti aprono la strada a un promettente sistema economico per la segnalazione delle condizioni meteorologiche, contribuendo alla prevenzione dei disastri e a una maggiore sicurezza della comunità».
Il sensore per determinare il volume della pioggia misura la resistenza elettrica generata quando una goccia di pioggia colpisce la sua superficie. È protetto da un foglio di silicone superidrofobico in polidimetilsilossano (PDMS), infuso con grafene e ulteriormente lavorato al laser. Il silicone superidrofobico respinge le gocce d’acqua, garantendo la durata e la stabilità del sensore. La testurizzazione laser consente di controllare e misurare costantemente il comportamento delle gocce d’acqua, che possono rimanere, scivolare, rimbalzare o dividersi sulla superficie del sensore. Il sensore può essere facilmente fissato su un’ampia gamma di superfici, rimane funzionale sia in piano sia piegato. I test sui cambiamenti nella stima del volume della pioggia con il sensore montato a varie angolazioni non hanno mostrato differenze significative, suggerendo che il sensore può essere attaccato a oggetti portati a mano come gli ombrelli. Adottato su larga scala, in tempo reale sarebbe possibile ottenere dati di massa per consentire lo sviluppo di mappe meteorologiche locali.
La velocità del vento ha un effetto significativo sul comportamento delle gocce d’acqua, ciò indica la necessità di misurare la sua velocità contemporaneamente al volume delle gocce di pioggia. La misurazione di più dati meteorologici convenzionalmente richiede più sensori, aumentando il consumo di energia. I ricercatori per risolvere questo problema, per analizzare i dati in uscita hanno utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico chiamato Reservoir computing (riferito all’insieme di metodologie per la progettazione e l’allenamento di reti neurali ricorrenti). Le variazioni delle condizioni di pioggia e vento hanno comportato variazioni di resistenza, che sono state rilevate dal sensore e quindi registrate come serie di dati temporali, questi dati sono stati utilizzati per addestrare la macchina, che ha previsto il modello e ha riportato il volume della pioggia e la velocità del vento come informazioni in uscita.
I ricercatori hanno detto che anche se c’è ancora del lavoro da fare per migliorare ulteriormente la sua precisione, si prevede che il sensore sarà un pilastro del rilevamento meteorologico di prossima generazione. Lo studio, pubblicato nella rivista Advanced Materials, porta avanti gli obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite su infrastrutture resilienti, città sostenibili e azione per il clima.
Kuniharu Takei in conclusione ha detto:
«Riteniamo che questo dispositivo possa contribuire a realizzare la società definitiva dell’Internet delle cose, che è sicura, protetta, confortevole e priva di disastri, vorremmo impegnarci attivamente nel settore industria, governo e università per promuovere tali pratiche applicazioni».