Definizione e implementazione di un modello informativo per i Beni Culturali

La tesi riguarda i metodi ed i sistemi per la gestione dei Beni Culturali. È importante evidenziare che ciascun bene ha caratteristiche uniche e distintive ed una propria storia, da cui derivano bisogni che possono essere completamente diversi; un aspetto che però accomuna tutti i beni è la necessità di preservarli per il futuro, attraverso periodiche attività di monitoraggio ed azioni programmate di manutenzione e/o di restauro. È altresì fondamentale essere in grado di tenere traccia di tutte queste attività e di tutti i cambiamenti apportati al bene durante la manutenzione o il restauro. Lo studio dello stato dell’arte e le ricerche sui casi di studio hanno chiaramente evidenziato la mancanza di “una soluzione software completa progettata specificamente per la creazione e la gestione di informazioni sugli edifici storici” (Tobiáš, 2016). Le soluzioni oggi presenti “hanno solo dimostrato che l'approccio proposto ha funzionato all'interno delle circostanze definite e non nel mondo reale tipico ed in scenari pratici” (Fosu et al., 2015). Nello specifico ambito archeologico, il problema è ancora più sentito: mentre le tecniche di rilievo tridimensionale sono oggi sufficientemente consolidate, il potenziale del loro utilizzo all’interno di uno scavo archeologico deve ancora essere completamente esplorato, con particolare riferimento al loro utilizzo dopo la produzione (Rossi et al., 2020). “Si rende pertanto urgentemente necessaria una ricerca per lo sviluppo di una tecnologia specifica per il patrimonio che possa sostenere e visualizzare le informazioni sulla scienza del patrimonio ed in particolare per i dati storici, le condizioni, i parametri ambientali, i rischi per i materiali e le loro previsioni” (Pocobelli et al., 2018). A tal fine, si sono innanzitutto analizzati i requisiti di un tale sistema, partendo dall’analisi di dodici casi di studio molto differenti tra di loro: Duomo di Milano, San Marco Venezia e Galvagnina Mantova per le architetture monumentali, Sacri Monti, Città Alta di Bergamo e Catasti Storici di Parma per i patrimoni estesi, Pietà Rondanini, Quadri del Luini, Monete antiche (Museo della Moneta) per le singole opere d’arte, Umm al-Dabadib, Saqqara e Scavi della metropolitana di Napoli per gli scavi archeologici. L’idea iniziale era quella di procedere alla realizzazione di un sistema che fondesse insieme i BIM (Build Information Model) ed i GIS (Geographic Information System) per i Beni Culturali, con particolare riferimento all’ambito archeologico, argomento del progetto L.I.F.E., ERC Horizon 2020. Durante il lavoro di ricerca del triennio, il progetto di tesi iniziale è in parte variato, decidendo di affrontare il problema della gestione di un qualsiasi Bene Culturale da un diverso punto di vista, grazie ad un’idea avuta nel corso del secondo anno di Dottorato: al posto di tentare di adattare i modelli esistenti per gli edifici (i BIM) o per il territorio (i GIS) ai Beni Culturali, tenendo conto che sono stati pensati per differenti scopi rispetto a quelli di gestione del patrimonio, e di cercare poi di integrarli tra di loro, si propone di introdurre un nuovo modello, specifico per i Beni Culturali. La tesi tratta pertanto della proposta di definizione di un nuovo modello informativo generale per i Beni Culturali, denominato CHIM (Cultural Heritage Information Model), e di una sua implementazione, ovvero la realizzazione di un prototipo, denominato CHIMERA, sviluppato specificamente per rispettare i requisiti della definizione proposta. L’obiettivo fondamentale di un CHIM deve essere quello di poter gestire e rispondere a tutte le necessità e bisogni di ogni Bene Culturale; pertanto, il Cultural Heritage Information Model è un “metodo per l’acquisizione, la visualizzazione, la gestione, il monitoraggio, la manutenzione, la conservazione, l’analisi, la presentazione e la condivisione dei Beni Culturali e di tutte le informazioni ad essi associate, tramite l’ausilio di un software”. Si sono poi analizzati i requisiti e le caratteristiche che ciascun CHIM deve rispettare, al fine di poter adeguatamente rispondere a tutte le necessità di un Bene Culturale qualsiasi. La realizzazione di un prototipo di CHIM è stata indispensabile sia per validare le idee che hanno portato alla sua definizione, sia per sperimentare nella realtà i diversi problemi e le criticità, consentendo una migliore comprensione del problema ed un perfezionamento della definizione stessa. Il prototipo CHIMERA oggi disponibile è un sistema completamente nuovo, il cui codice, ad eccezione di alcune icone e della collaborazione nella progettazione del tema grafico personalizzato per KendoUI, è stato interamente scritto durante i tre anni di dottorato (2017/2020), anche se riprende diverse idee alla base dei precedenti sistemi realizzati, BIM3DSG (Rechichi et al., 2016), 2015-2017, e WEBBIM (Fassi et al., 2014) e (Fassi et al., 2015), 2012-2015. CHIMERA è uno dei primi sistemi informativi web ready-to-work che consente di utilizzare contemporaneamente diversi dati integrati, come modelli 3D, nuvole di punti, ma anche mappe, dati raster, dati vettoriali e immagini 2D. CHIMERA presenta inoltre diverse funzionalità che consentono di lavorare con un approccio multiscala, passando da un “livello oggetto singolo”, a un livello di ordine superiore (ad esempio “livello edificio”), ad un più ampio sistema informativo “a livello ambientale”, dando la possibilità di gestire informazioni trasversali e di analizzare ogni caso da diversi punti di vista e da diversi livelli di dettaglio. In questo senso, CHIMERA risponde alla necessità di gestire oggetti a scale di rappresentazione molto diverse. CHIMERA può essere utilizzato contemporaneamente da diverse tipologie di operatore, da diversi luoghi e da diversi dispositivi, anche in mobilità (pc, tablet, smartphone); ha un robusto sistema di cache che riduce notevolmente sia i tempi di caricamento che il traffico Internet e la larghezza di banda necessari. Grande attenzione è dedicata alla UI, per rendere CHIMERA molto semplice da usare da tutti, con un'interfaccia accattivante e user-friendly. CHIMERA gestisce anche tutti i cambiamenti e le attività nel tempo: i) degrado, ii) monitoraggio, iii) restauro, iv) conservazione, sia che l'utente decida di caricare un nuovo modello, sia che esso non venga fornito. Altro aspetto fondamentale è che permette di registrare e mostrare sia i dati precedenti, sia i dati successivi ad ogni evento; analogamente avviene per i modelli, con la possibilità di vedere tutte le rappresentazioni passate oltre a quelle attuali. CHIMERA offre la possibilità di georeferenziare gli oggetti, sia per quanto riguarda i dati sulle mappe, sia per le rappresentazioni tridimensionali; altra caratteristica importante è la possibilità di gestire hotspot, permettendo sia di georeferenziare oggetti che non hanno già una rappresentazione, sia di aggiungere ulteriori informazioni puntuali. CHIMERA è stato utilizzato per la realizzazione dei sistemi di alcune collaborazioni e progetti di ricerca, trattati come casi di studio della tesi: • Progetto “L.I.F.E” (Living in a Fringe Environment), ERC Horizon 2020, relativo al sito archeologico di Umm al-Dabadib; • Progetto “Sacri Monti”, patrimonio UNESCO; • Catasti Storici di Parma, dell’Università di Parma, con lo scopo di testare la compatibilità di CHIMERA con progetti già esistenti. La proposta di un nuovo modello specificamente pensato per i Beni Culturali (CHIM), al posto di tentare di adattare i modelli già esistenti e ideati per differenti scopi, è sicuramente un approccio nuovo ed originale alla problematica. La realizzazione di un prototipo di CHIM ha permesso, inoltre, di validare il nuovo modello: CHIMERA è un software sicuramente innovativo nel panorama dei sistemi specifici per i Beni Culturali, specificamente ideato per rispondere a tutte le necessità di un bene qualsiasi. Nei test effettuati sui casi di studio si è rivelato in grado di rispondere efficacemente ad esigenze completamente diverse, gestendo con successo Beni Culturali di diverso tipo, grazie anche alla capacità di gestire contemporaneamente oggetti a diversa scala ed alla possibilità di utilizzare campi informativi completamente personalizzabili per ciascun progetto. A confronto con i sistemi esistenti, CHIMERA ha mostrato eccellenti performance, capacità di sfruttare al meglio le risorse disponibili e, aspetto fondamentale, eccellenti doti di scalabilità, risultando perfettamente utilizzabile anche su dispositivi molto datati, dotati di hardware poco performante e di pochissime risorse, quali cellulari e tablet prodotti più di cinque anni fa. La compatibilità con software e sistemi esistenti è molto buona per i GIS ed i modellatori, mentre è limitata ai soli modelli e database esterni per i BIM; l’aggiunta del supporto ai file IFC sarà necessaria per poter interscambiare anche le informazioni interne ai software BIM.