“Mi sono laureata in ingegneria elettronica negli anni in cui i sistemi radiomobili stavano letteralmente esplodendo. Nei primi anni della mia carriera ho avuto il piacere e il privilegio di lavorare a Villa Griffone, la Villa in cui Guglielmo Marconi compì i primi esperimenti radio, e allora un importante centro di ricerca a Bologna. Era un periodo di enorme fermento: quello che accadeva allora nel mondo delle telecomunicazioni ha gettato le basi di ciò che utilizziamo oggi”.
Queste sono le prime parole con cui la Professoressa Marina Barbiroli, ingegnere elettronico e docente dell’Università di Bologna, ha aperto la sua intervista per la Società Italiana di Elettronica.
“Credo che la scelta dell’università non sia sempre semplice, soprattutto oggi, quando ai ragazzi viene richiesto di decidere già dal quarto anno delle superiori. Ritengo che ciascuno compia una scelta iniziale e che poi, con il tempo, impari a ritagliarsi ciò che gli piace davvero. Nel mio caso, ho sempre nutrito un interesse per il sistema radiomobile e, con il tempo, l’ho maturato e approfondito”.
L’elettronica e il canale wireless
La professoressa Barbiroli e il suo gruppo di ricerca si occupano di studiare la propagazione dei campi elettromagnetici per il trasferimento di informazioni.
“Studiamo tutto ciò che riguarda il canale wireless: quello che succede tra due antenne. In particolare, oggi ci occupiamo anche di metasuperfici o superfici intelligenti, capaci di manipolare il fronte d’onda di un segnale in modo non convenzionale. Il canale wireless è importante perché le prestazioni richieste sono sempre più stringenti: affidabilità, latenza bassissima, come nel 5G o nel futuro 6G. Pensiamo alla telemedicina, alla guida autonoma, all’industria 4.0: ambienti complessi, pieni di macchinari, robot, persone. In questi contesti capire cosa succede quando un segnale arriva è fondamentale. Studiamo modelli per adattare la trasmissione al canale o per ingegnerizzare l’ambiente stesso in modo favorevole”.
Oggi il settore delle telecomunicazioni è in rapida trasformazione e la professoressa Barbiroli ci ha raccontato che il suo gruppo di ricerca è impegnato in diversi progetti destinati a ridefinirne il panorama nei prossimi anni.
“Abbiamo diversi progetti importanti. Uno è RESTART, sulle telecomunicazioni del futuro: studiamo lo Smart Radio-Environment, cioè l’idea di rendere gli ambienti intelligenti tramite tecnologie più avanzate e facili da implementare. Il progetto INs (Industrial Networks), invece, riguarda la gestione della connettività wireless nell’industria 4.0. Infine, stiamo lavorando a 6GNTN (6G Non Terrestrial Networks), un progetto legato alla sesta generazione di sistemi cellulari, con un ruolo cruciale nelle comunicazioni satellitari. Passeremo così a una comunicazione realmente tridimensionale: non più solo sul piano terrestre, ma anche verso lo spazio e con l’impiego di droni e piattaforme a diverse altezze. Le telecomunicazioni satellitari, che fino a poco tempo fa richiedevano un’antenna parabolica installata sul tetto per ricevere il segnale, stanno scendendo letteralmente a livello del suolo. In futuro, lo smartphone stesso sarà in grado di ricevere direttamente il segnale satellitare. Questo trasforma il canale radio: si passa da un’antenna fissa e ben posizionata a un dispositivo mobile con antenne di nuova concezione, immerso in un contesto urbano complesso, con tutto ciò che ne deriva in termini di propagazione e interferenze”.
L’ingegnere elettronico nella progettazione delle antenne
Per realizzare i sistemi di trasmissione del futuro non basta quindi migliorare ciò che abbiamo: è necessario esplorare soluzioni completamente nuove, sia a livello di componenti sia a livello di sistema. In questo scenario, il ruolo dell’ingegnere elettronico diventa fondamentale.
“L’ingegnere elettronico interviene in modo decisivo nella progettazione dell’hardware che costituisce l’infrastruttura delle comunicazioni moderne: dalle antenne agli amplificatori di potenza, dai mixer ai front-end radio completi. Negli ultimi anni questa componente sta diventando sempre più complessa perché deve soddisfare requisiti prestazionali estremamente elevati. Pensiamo ai sistemi a multiple input multiple output (MIMO), alle architetture di antenne in grado di aumentare la capacità del canale o di servire simultaneamente più utenti. Nella vita quotidiana vediamo solo il dispositivo finale o, al massimo, l’antenna installata sul tetto. Ma dietro a quell’apparente semplicità si nasconde un lavoro ingegneristico molto sofisticato: modellazione elettromagnetica, progettazione di circuiti ad alta frequenza, scelta di materiali avanzati, ottimizzazione dell’accoppiamento tra antenne e componenti, gestione delle interferenze e della linearità degli amplificatori. Man mano che si sale in frequenza, la complessità dell’hardware aumenta in modo esponenziale. Questo richiede lo sviluppo di nuove architetture, nuovi dispositivi e nuovi processi di integrazione, oltre a tecniche avanzate di progettazione e caratterizzazione”.
Come avvicinare i giovani all’elettronica?
“Negli istituti tecnici gli studenti affrontano fin da subito l’elettronica e le telecomunicazioni, mentre nei licei questi contenuti non vengono trattati. Questo fa sì che molti giovani arrivino al momento della scelta universitaria senza avere una reale consapevolezza di cosa significhi studiare o lavorare in questo settore. Per questo è fondamentale coinvolgerli in attività di orientamento e formazione che possano mostrare, con esempi concreti, cosa c’è dietro alle tecnologie che usano ogni giorno”.
La professoressa Barbiroli è attivamente impegnata in progetti di orientamento e formazione rivolti agli studenti delle scuole superiori per avvicinarli al mondo dell’elettronica e delle telecomunicazioni. E sottolinea quanto sia importante spiegare ai giovani cosa avviene ogni volta che accendono il telefono: quali tecnologie entrano in gioco, quali problemi devono essere risolti e quanta progettazione c’è dietro dispositivi e reti che, all’apparenza, sembrano semplici e immediati.
“Abbiamo sviluppato un percorso specifico da proporre ai licei, in particolare nell’ultimo anno: un’attività trasversale che include elementi di elettronica, di propagazione elettromagnetica, di antenne, di post-processing, di cloud e di archiviazione dei dati. Lo chiamiamo “dal sensore alla visualizzazione del dato”, perché accompagna gli studenti lungo l’intera catena della comunicazione. Il modulo è articolato in quattro lezioni da quattro ore ciascuna. Iniziamo con la realizzazione di un sensore di temperatura e con la programmazione della scheda che acquisisce il dato. Successivamente spieghiamo come quel dato venga campionato, inviato al front-end radio, trasferito all’antenna trasmittente e ricevuto da un’antenna remota. Infine, mostriamo come il segnale, una volta decodificato, venga post-processato e visualizzato su un’interfaccia web. L’obiettivo è dare ai ragazzi una visione completa dell’intero processo, dalla misura fisica al dato finale, mostrando loro sia la complessità sia la bellezza dell’ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni”.
Infine, la professoressa ha rivolto un’attenzione particolare alle ragazze che studiano e lavorano nel campo dell’ingegneria elettronica.
“Nei corsi di laurea di ingegneria elettronica le ragazze sono spesso le più brave e i numeri sono simili a quelli dei ragazzi. Lo stesso tra dottorandi e ricercatrici. Ma salendo nella piramide lavorativa le donne diminuiscono. C’è ancora quella sensazione di dover dimostrare sempre di più. Lo smart working ha aiutato soprattutto le mamme, ma c’è ancora tanto da fare. Non è l’accesso alla carriera il problema maggiore, ma il proseguimento. Le ragazze di oggi sono più consapevoli, e anche i colleghi uomini sono molto diversi rispetto al passato. È un processo lento, ma va sostenuto: le donne hanno capacità interrelazioni che sono fondamentali nella ricerca e nell’industria”.
