1. INTRODUZIONE

I l poderoso processo di convergenza in corsotra i settori delle tecnologie dell’informazio-

ne determinerà sempre più la compenetrazio-ne di informatica, comunicazioni e media. NeiPaesi più avanzati – dall’Estremo Oriente, agliUsa, all’Europa – da questa fusione nasce unsettore unificato, sempre più integrato e inter-dipendente, quello delle ICMT (InformationCommunication and Media Technologies).Questo settore al contempo traina ed è traina-to da una decisa progressione verso l’UltraLarga Banda (ULB), intesa come disponibilitàacasa del cliente di collegamenti fissi in fibra ot-tica, possibilmente in tecnologia FTTH (FibreToTheHome), con velocità di trasmissione ele-vatissime, qualità di servizio (QoS) garantita ecollegamenti pienamente simmetrici per con-sentire non solo il classico download da reteinternet, ma anche di poter fruire e generareovunque numerosi servizi di fonia, video e da-ti, alcuni dei quali oggi ancora non definiti epersino non noti.Con la futura ULB sono attesi, infatti, livelli dicapacità di traffico molto maggiori dei valori

odierni (non meno di 50-100 Mbit/s) e resi di-sponibili sempre e comunque sia in luoghiresidenziali che in piena libertà di movimen-to. Con la penetrazione della fibra ottica nellezone urbane più popolose si potranno anchecreare molte isole wireless (grazie al radio-over-fiber o a simili tecnologie) di raggio tipi-camente minore di 200 m e capacità di piccogarantita assai maggiore di quella oggi offer-ta dai sistemi 3G/HSPA1 (qualche Mbit/s).Con l’avvento della ULB è prevedibile ancheun balzo in avanti nei servizi, passando dal-l’odierno Web 2.0 al Web 3.0 degli anni 2010-20 che sarà caratterizzato dall’uso delle tec-nologie del Web semantico sia nelle attivitàumane che in quelle delle macchine. Si avràanche la definitiva affermazione delle tecno-logie peer-to-peer (P2P), già oggi diffuse tra igiovani, anche nella platea generale degliutenti, inclusa l’utenza affari; i servizi videobidirezionali saranno molto impiegati sullabase del cosiddetto paradigma del prosu-

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Condotte per vari decenni, le ricerche sulla “presenza” approdano oggi sul

mercato con i primi prodotti e le prime applicazioni. Ma il settore, caratteriz-

zato da numerose sfide dovute anche alla sua natura fortemente interdi-

sciplinare, lascia prevedere altre dirompenti scoperte tecnologiche nel

prossimo futuro. L’articolo esamina le prospettive della ricerca sulla pre-

senza e illustra i risultati conseguiti in alcuni settori fra i più vicini alle applica-

zioni di mercato.

Giuseppe RivaFrancesco Vatalaro

Gianluca Zaffiro

TECNOLOGIE DELLA PRESENZACONCETTI E APPLICAZIONI

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4.5

1 HSPA: High Speed Packet Access.

mer, in cui ogni utente potrà essere al con-tempo sia consumatore che produttore dicontenuti multimediali e la rete, in virtù delletecnologie di cloud computing, offrirà servizidi memorizzazione ed elaborazione in temporeale tanto efficienti e a basso costo da po-tersi avere terminali portatili semplici ed eco-nomici pur ottenendo un livello di serviziooggi inimmaginabile.Prevedendo che entro 5 – 10 anni i fenomenidella convergenza dei servizi e la disponibi-lità di ultra larga banda producano i beneficiattesi sull’utenza sia residenziale che busi-ness in Europa, specialmente nelle aree ur-bane, potranno allora diffondersi le nuovetecnologie fameliche di banda (bandwidthhungry): tutto ciò trascinerà le tecnologiedella “presenza” che faranno finalmente ilsalto dai laboratori di ricerca al mondo delleapplicazioni sul mercato. Questo articolo halo scopo di descrivere lo stato dell’arte delsettore tecnologico della presenza, esami-nando le prospettive che apre in tutte le atti-vità umane verso forme sempre più avanzatedi interazione digitalmente mediata.Il seguito dell’articolo è così organizzato. Nelparagrafo 2 si fornisce una panoramica delletecnologie ICMT previste per gli anni 2010, conparticolare riferimento a quelle della presenzae di realtà aumentata, inquadrandole nellacornice dei più generali trend tecnologici. Nelparagrafo 3 viene esaminato in dettaglio ilconcetto di presenza esaminato secondo i trepunti di vista più significativi: la dimensionetecnologica, quella cognitiva e, infine, quellacomunicativa. Segue il paragrafo 4 che primaprende in rassegna le discipline alla base dellosviluppo delle tecnologie della presenza e poidescrive le aree applicative e di mercato, esa-minando l’attuale livello di sviluppo. Infine,prima di riassumere le principali conclusioni,nel paragrafo 5 si riportano alcuni casi di suc-cesso di applicazione delle tecnologie dellapresenzanegli ambiti dellamedicinaedelle te-lecomunicazioni, mettendo anche in luce alcu-ne delle sfide tecnologiche in corso.

2. LE TECNOLOGIE ICMTPER GLI ANNI 2010

È consuetudine condurre esercizi di predizio-ne tecnologica (forecasting) per individuare

le direzioni in cui è più promettente indirizza-re gli investimenti. Annualmente lo stato del-lo sviluppo delle tecnologie ICMT è rappre-sentato tramite la famosa curva di Gartnerdelle tecnologie (Gartner’s Hype Cycle) che èuna rappresentazione grafica del livello dimaturità delle tecnologie che, di anno in an-no, ne consente di seguire lo sviluppo fino al-l’adozione sul mercato. Osserviamo peresempio l’ultima “fotografia” fatta dal Gart-ner Group nel 2008 (Figura 1) che mostrachiaramente come alcune delle tecnologienecessarie a sostenere lo sviluppo sul merca-to delle tecnologie della presenza stiano rapi-damente avanzando.Affinché si possa creare l’ecosistema tecno-logico che trascina anche le tecnologie dellapresenza occorre che maturino in paralleloalcune tecnologie oggi previste per il decen-nio 2010-2020; fra queste, sulla base sia delrapporto Gartner 2008 che di altri esercizi dipredizione, richiamiamo le seguenti:�ContextDeliveryArchitecture (CoDA): un’ar-chitettura, prevista matura intorno al 2018, ingrado di fornire funzionalità di calcolo consa-pevoli del contesto (context-aware) e serviziarricchiti dalle informazioni di contesto dell’u-tente (luogo, preferenze, identità ecc.) eroga-ti in modalità naturale e in ogni situazioneoperativa.� Augmented Reality (AR): classe di tecnolo-gie, previste intorno al 2020, con lo scopo disovrapporre alla realtà percepita dal sogget-to immagini ed etichette digitali allo scopo diamplificare e arricchire la percezione dell’u-tente da oggetti virtuali che possono fornireinformazioni aggiuntive sull’ambiente reale.� Tecnologie per le interfacce naturali: que-ste tecnologie, previste intorno al 2015, han-no lo scopo di abbattere le classiche barriereche si incontrano nella fruizione dei serviziICMT, assicurando l’interazione con la reteattraverso gesti, espressioni, movimenti,proprio come nell’interazione quotidiana conil mondo reale.� Green computing e virtualizzazione: que-sto nuovo paradigma informatico degli anni2010-2013 con finalità di natura sistemica in-tende sostituire per quanto possibile le tec-nologie classiche con le tecnologie ICMT peraumentare la soddisfazione degli utenti e laqualità della vita anche attraverso la virtua-

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lizzazione delle risorse informatiche e il tele-lavoro.� Cloud computing: intorno al 2010-2015 po-trà svolgere il ruolo di tecnologia abilitante dinumerosi servizi futuri con la distribuzione dirisorse informatiche via internet, consenten-do di remotizzare i servizi di calcolo e di svol-gere localmente solo poche semplici opera-zioni, pur ottenendo risultati di elaborazioniche richiederebbero la disponibilità locale diun supercomputer.

3. CONCETTO DI PRESENZA:DEFINIZIONE E DISCIPLINECOINVOLTE

Anche senza invocare la fantascienza, fin da-gli albori il cinema ha sempre sfidato la no-stra immaginazione intorno al concetto dipresenza, nel mondo reale, in quelli virtuali enella percezione del trasporto del “Sé” avan-ti e indietro tra questi mondi abbattendo lebarriere spaziali e temporali (Figura 2).In generale, la Scienza della presenza studiacome la mente umana costruisce un modellodella realtà e di sé analizzando e integrandodati sensoriali e di interazione. Questa Scien-

za appartiene a una classe più ampia di cam-pi di ricerca che studiano come i sistemi co-gnitivi costruiscano modelli del proprio am-biente attraverso l’interazione con esso. Se-condo un’interpretazione condivisa, la men-te è un sistema atto alla continua generazio-ne di modelli e la presenza è lo strumentoche le consente di creare un modello dellarealtà attraverso l’interazione e la manipola-zione sensoriale. Se si verifica che il “Sé” hala sensazione di essere immerso in una situa-zione (being there) significa che la mente haattivato quel particolare meccanismo cogni-tivo-sensoriale detto, appunto, presenza.

3.1. Il concetto di presenzaIl termine “presenza” si diffonde nella comu-nità scientifica a partire dal 1992, quando glistudiosi americani Sheridan e Furness lo utiliz-zano come titolo di una nuova rivista scientifi-ca dedicata allo studio dei sistemi di realtà vir-tuale e di teleoperazione: “Presence, Teleope-rators and Virtual Environments”. Nel primonumero Sheridan, descrive la presenza par-tendo dalle esperienze sperimentate dagli uti-lizzatori dei teleoperatori. Un teleoperatorenon è un robot in senso stretto. Pur condivi-

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FIGURA 1La curva di Gartner

delle tecnologie(Fonte: GartnerGroup, 2008)

dendonegli equipaggiamentihardware– brac-ci meccanici, motore, cingoli ecc. – si differen-zia nelle modalità di funzionamento. Infatti, lesue operazioni non sono dirette dal processo-re di un computer ma dalle capacità percettivee motorie di un operatore umano, che lo con-trolla a distanza [1]. Secondo Sheridan [2] a ca-ratterizzare un teleoperatore sono i seguentielementi: un sistema di sensori di posizionecollegati all’operatore umano, un braccio euna mano meccanica controllati a distanzadall’operatore umano, un canale di comunica-zione tra l’operatore e i diversi strumenti tec-nologici. Più in generale il termine teleopera-zione si riferisce al controllo umano, diretto econtinuo, sulle operazioni svolte dal teleope-ratore. Con il termine tele-presenza si intendeinvece la sensazione dell’operatore umano disentirsi presente nel luogo remoto in cui si tro-va il teleoperatore.A caratterizzare l’analisi di Sheridan è proprio

questo punto: gli utenti dei teleoperatori, do-po qualche minuto di utilizzo, smettevano disentirsi nella loro postazione di lavoro ma in-vece si sentivano presenti nello spazio remo-to del teleoperatore. Gli utenti della realtà vir-tuale sperimentano una simile sensazione dipresenza: bastano pochi minuti di interazio-ne nell’ambiente virtuale per sentirsi immersinell’ambiente tridimensionale generato dalcomputer.Come spiegare la sensazione di presenzasperimentata durante l’utilizzo dei teleope-ratori? In relazione alle finalità scientificheche ci si prefigge e secondo il punto di vistaespresso da ciascuna disciplina che la stu-dia, esistono tre principali definizioni opera-tive di presenza, ciascuna caratterizzata dauna specifica focalizzazione: tecnologica, co-gnitiva o comunicativa. Cerchiamo perciò dianalizzare meglio queste tre definizioni e iprincipali aspetti che le caratterizzano.

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FIGURA 2Il potere evocativo ed anticipatorio del cinema.A - Fratelli Lumière, L'Arrivée d'un train à La Ciotat (1895). L’abbat-timento della barriera spaziale nel mondo reale, alias “il Reale (contemporaneo) irrompe nel Reale”; B - R. Zemeckis,Who framed Roger Rabbit (1988). L’abbattimento della barriera tra i mondi, alias “il Reale irrompe nel Virtuale”;C -W. Allen, The Purple Rose of Cairo (1985). L’abbattimento della barriera spazio-temporale nel mondo reale, alias “ilReale (non contemporaneo) irrompe nel Reale”; D - S.J. Smith, Shrek 3-D, IMAX edition (2003). L’abbattimento dellabarriera tra i mondi, alias “il Virtuale irrompe nel Reale”

3.2. Presenza e tecnologia: l’illusionedi non mediazioneL’informatica o, più propriamente, le discipli-ne dell’informazione, danno una definizionepragmatica di presenza attraverso lo sviluppodi tecnologie idonee a generare e valorizzarele esperienze cognitive dell’ “esserci”, senzache ciò sia effettivamente “vero” in senso fisi-co. Inoltre si occupano dello studio dei proble-mi di misurabilità dell’effetto presenza attra-verso l’analisi della risposta umana a una si-tuazione potenzialmente reale in termini fisio-logici, comportamentali, emotivi, cognitivi esoggettivi.Più precisamente, a caratterizzare la definizio-ne tecnologica di presenza è il modo in cui èconcepito il rapporto tra “realtà” e “virtualità”,tra spazio oggettivo e spazio simulato: allarealtà, intesa come un insieme di oggetti collo-cati fuori dalla mente e dotati di caratteristichespaziali ben definite, si contrappone l’ambien-te virtuale, inteso come simulazione degli og-getti reali.In questo contesto, il concetto di presenza haun ruolo funzionale: maggiore è il livello dipresenza, maggiore è la facilità con cui il sog-getto riesce ad operare nell’ambiente virtua-le. L’idea di base è quindi ridurre la comples-sità della tecnologia, consentendo all’opera-tore umano di interagire con l’ambiente re-moto come se fosse presente in esso.A partire da questo punto di vista Lombard eDitton [3] hanno elaborato la definizione dipresenza che oggi è maggiormente condivisaall’interno del mondo delle tecnologie: l’illu-sione di non sperimentare una mediazionedella tecnologia. In pratica, secondo questoapproccio, essere presenti all’interno di unmedium significa provare un’esperienza incui il soggetto non è consapevole del ruolodella tecnologia nel supportarne l'azione e/ola comunicazione. Ciò significa che, meno ilsoggetto è consapevole della mediazioneoperata dal medium durante la propria azio-ne, maggiore è il livello di presenza.La principale conseguenza di questa impo-stazione è la seguente: un ambiente virtualeproduce più o meno presenza a seconda del-la fedeltà, in particolare grafica, con cui rie-sce a ricreare gli oggetti “reali”.L’esperienza degli sviluppatori di ambienti vir-tuali sembra però indicare una direzione diffe-

rente: non è il realismo grafico ma la capacitàd’interazione l’elemento chiave per indurrepiù presenza. Più precisamente, la sensazio-ne di presenza dipende in modo significativodal livello di interattività che gli attori speri-mentano nell’ambiente, sia “reale” che simu-lato. In particolare, un ambiente virtuale offreun elevato livello di presenza quando l’utenteè in grado di navigare, scegliere, spostare emuovere gli oggetti intuitivamente. In questosenso l’attenzione del progettista si spostadalla qualità delle immagini alla libertà di mo-vimento, dalla perfezione grafica del sistemaall’azione dell’attore nell'ambiente.Questo dato ha spinto numerosi studiosi acercare di arrivare a una diversa formulazioneteorica del concetto di presenza. In particola-re ad una definizione di presenza che non fos-se legata al concetto di medium: noi non sia-mo presenti solo in un ambiente virtuale.Questo è uno degli obiettivi del programma diricerca della Comunità Europea Future andEmerging Technologies che ha attivato a par-tire dal 2002 una linea di ricerca specifica suquesti temi, attualmente intitolata Human-Computer Confluence.

3.3. Presenza e cognizione: la capacitàdi mettere in atto le proprie intenzioniLe scienze cognitive hanno recentemente ini-ziato a descrivere la presenza come un mecca-nismo selettivo e adattativo, che permette alSé di definire il confine dell’azione mediante ladistinzione tra “interno” ed “esterno” in unflusso sensoriale. In pratica la presenza puòessere considerata la sensazione di “essere”all’interno di un ambiente, reale o virtuale, ri-sultato della capacità di mettere in atto nel-l’ambiente le proprie intenzioni attraverso leopportunità (affordance) che questo offre [1].Cerchiamo di spiegare meglio questa defini-zione con un semplice esempio. Supponiamodi volere inviare un SMS usando un nuovo cel-lulare ancora mai usato. Se l’interfaccia delnuovo cellulare corrisponde a quella del pre-cedente – ha un tasto con la busta che con-sente l’accesso diretto al menù d’invio degliSMS (affordance) – ci si può concentrare sul-l’intenzione – che cosa scrivere – senza fareattenzione alle azioni da compiere e si è “pre-senti” nell’interfaccia del cellulare perché ingrado di sfruttarne le affordance. Quando ciò

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avviene l’interfaccia diventa trasparente, os-sia non richiede attenzione per realizzare consuccesso l’azione. In pratica, un’interfacciatrasparente è un’interfaccia efficace, cioè ingrado di incanalare con successo l’azione delsoggetto verso la sua intenzione senza alcunacoercizione. Il punto d’arrivo è l’idea che, at-traverso l’apprendimento dell’uso di un me-dium, il soggetto allarghi in maniera traspa-rente i confini del Sé, diventando “presente”nel medium che sta usando.Se, però, l’interfaccia è diversa e non preve-de un tasto specifico per gli SMS, prima discrivere ci si dovrà soffermare (break in pre-sence) a capire dove trovare il menù giusto,cioè a cercare altre affordance. In altri termi-ni, ogni interruzione nel senso di presenzasegnala che l’interfaccia è opaca: richiede at-tenzione per realizzare con successo l’inten-zione. Quando questo avviene, è possibileinteragire con l’interfaccia solo dedicando ri-sorse cognitive in modo consapevole.In quest’ottica, uno degli obiettivi principalidell’usabilità è l’identificazione dei processie degli strumenti per attivare il massimo li-vello di presenza nell’interazione con un ar-tefatto, in modo da favorire il raggiungimen-to delle intenzioni dell’utente.

3.4. Presenza e comunicazione: essercicon un altroCome abbiamo appena visto, la visione cogni-tiva della presenza ha come fuoco l’intenzionedel soggetto e la sua capacità di metterla in at-to nell’azione, compresa quella comunicativa.Tuttavia l’efficacia della comunicazione richie-de anche la “presenza sociale”, la sensazionedi “essere con altri Sé” all’interno di un am-biente reale o virtuale, risultato della capacitàdi riconoscere nell’ambiente le intenzioni deglialtri [1]. In pratica, indipendentemente dallapresenza fisica o virtuale dell’interlocutore,l’“altro Sé” è presente nell’atto comunicativosolo nel momento in cui si è in grado di ricono-scerne le intenzioni.Il filosofo Paul Grice ha sottolineato comenella regolazione del processo comunicativoabbia un ruolo centrale il “principio di coope-razione”. In base a questo principio tacito, isoggetti comunicanti si sentono, per così di-re, obbligati a dare un loro contributo affin-ché l’atto comunicativo in cui sono inseriti

possa continuare. Tuttavia, se io non sono ingrado di comprendere l’intenzione dell’altro,non sarò in grado di cooperare con lui nelproseguire l’interazione.Come indicato dalle scienze cognitive, la ca-pacità di comprendere le intenzioni dell’altroè parte di una capacità cognitiva e affettivacomplessa, nota come “Teoria della mente”:la capacità di comprendere la mente propriae quella altrui in relazione al comportamentomanifesto. È grazie ad essa che è possibile lacomunicazione: per comunicare devo esserein grado di cogliere la presenza dell’altro,comprendere la sua volontà di iniziare un at-to comunicativo e identificare le intenzioniche esprime nel processo comunicativo.In quest’ottica, uno degli obiettivi principalinella creazione di un medium è l’identificazio-ne dei processi e degli strumenti per attivare ilmassimo livello di presenza sociale nell’inte-razione attraverso di esso, in modo da favori-re la comprensione delle intenzioni reciprochedei soggetti interagenti. Un esempio di que-sto approccio viene offerto dal progetto euro-peo PASION [4] che ha cercato di identificarestrumenti, come i biosensori, e indici, come iparametri di centralità di un utente, in gradodi aumentare il senso di presenza sociale spe-rimentato nei nuovi media.

4. TECNOLOGIE E MERCATIDELLA PRESENZA

4.1. Le tecnologie della presenzaLe tecnologie della presenza hanno anche lacapacità di consentire alle persone di agire li-beramente e di interagire in ambienti virtualialtamente realistici con gli occhi, le orecchiee le mani. L’espressione chiave qui è “intera-zione multimodale”: i sensi umani sono inte-grati in un’unica esperienza che consentel’immersione completa.La maggior parte degli attuali sistemi accogliel’utente come un semplice osservatore passi-vo. Ogni volta che l’interazione con il mondovirtuale risulta inevitabile, come nel caso deigiochi via computer, l’azione umana è limitatada dispositivi di base compromettendo in ma-niera significativa la sensazione di “essere lì”.La Scienza dell’immersività si occupa di cam-biare radicalmente questa condizione moltorestrittiva. Gli utenti immersi negli ambienti

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virtuali sono in grado di manipolare oggetti divarie forme, dimensioni e tessuti, nonché diinteragire con altri utenti per mezzo del con-tatto fisico, anche eseguendo operazioni con-giunte su oggetti virtuali.Al fine di realizzare questo nuovo livello dipresenza immersiva, un importante obiettivodella Scienza dell’immersività consiste nel-l’indagine della dimensione tattile, al fine direcuperare il ritardo con i notevoli progressicompiuti nel campo dei dispositivi sia visualiche uditivi. Lo sviluppo di nuove tecniche ditrattamento del segnale dovrà finalmente

portare alla sintesi di tutte le modalità senso-riali in una singola percezione, tale da per-mettere il pieno riscontro multimodale neiprevisti scenari virtuali.Le tecnologie che abilitano il senso di presen-za coprono una vasta gamma di dispositivi esistemi, tra cui la parte più importante è l’in-terfaccia uomo-macchina. Gli agenti sia uma-ni che sintetici hanno attuatori e sensori e so-no consentite le interfacce dirette tra loro.Nel riquadro sono elencate alcune tra le piùsignificative tecnologie abilitanti della pre-senza.

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Esempi di tecnologie della presenza� Riconoscimento vocale: sistemi di interpretazione della voce e traduzione in testo o comandi (dettatura, con-trollo di interfaccia, comandi di navigazione).� Riconoscimento della scrittura: sistemi basati su analisi delle forme per convertire in tempo reale la scritturaa mano nel corrispondente testo alfanumerico o in comandi.� Tessuti sensorizzati: materiali speciali e tessuti dotati di sensori che trasformano l’abbigliamento in interfac-ce di input.� Tracciamento dello sguardo: sistemi per determinare il punto di attenzione visivo e il suo spostamento (in ge-nere attraverso l’uso di telecamere).� Riconoscimento dello stato emotivo: analisi di segnali (vocali ecc.) atti a riconoscere lo stato emotivo di unsoggetto.�Riconoscimento dei gesti: sistemi per determinare la posizione e lo spostamento di mano, braccio, testa o cor-po attraverso l’uso di una telecamera o di un dispositivo indossabile dotato di sensori.� Interfaccemente-calcolatore: tecnologia già disponibile commercialmente in grado di interpretare le onde ce-rebrali generate volontariamente da un utente come, per esempio, comandi per un calcolatore.�Microproiettori: piccoli dispositivi per la proiezione spesso basati sulla diffrazione della luce (laser) e associa-ti a dispositivi portatili.� Schermi LCD tridimensionali: tecnologie che permettono la visualizzazione di immagini tridimensionali (3-D),senza dover indossare lenti speciali.� Visori indossabili: occhiali o lenti su casco con tecnologie integrate per proiezione di immagini.� Interfacce tattili e cinestetiche: interfacce, come per esempio guanti o joystick, atte a produrre un feedback altocco o alla pressione, per fornire la sensazione di tensione o movimento in muscoli, tendini e articolazioni.

� Telepresenza video: sistemi di videocomunicazione immersiva studiati per creare la sensazione che tutti i par-tecipanti alla conferenza si trovino nella stessa stanza.� Teleoperazione: controllo a distanza di robot o di altri dispositivi mobili, in cui l’operatore assume il punto divista del dispositivo e attraverso un’interfaccia cinestetica percepisce i feedback legati alla manipolazione.�Realtà aumentata omista: tecniche atte ad arricchire la visione del mondo reale con informazioni supplemen-tari e virtuali, di solito per mezzo di un display indossabile che sovrappone testo o grafica alla visione naturale.� Realtà virtuale: tecniche atte a fornire un ambiente sintetico 3-D generato da calcolatore in cui l’utente si im-merge e l’ambiente interagisce in modo naturale al movimento dell’utente attraverso il tracciamento della testa(si utilizzano visori indossabili o stanze stereoscopiche dette CAVE - Computer Automatic Virtual Environment).� Ambienti e mondi virtuali: piattaforme online in cui i partecipanti, attraverso la rappresentazione di Sé trami-te avatar, si proiettano in spazi virtuali 3-D generati nel calcolatore.� Ricerca in linguaggio naturale: tecnologia che analizza le domande poste nel corso di normali conversazioniumane e fornisce risposte in base alle parole di senso comune, in luogo di singole parole chiave.� Agenti virtuali e chatbot: entità spesso antropomorfe generate dal calcolatore, dotate di capacità di interazio-ne sociale con gli utenti, in genere in supporto all’esecuzione di compiti.� Traduzione automatica: tecnologia per tradurre automaticamente il testo di una conversazione o un discorso dauna lingua ad un’altra.� Intelligenzaartificiale (IA): disciplina per lo studio e la progettazione di agenti intelligenti, ovvero entità in grado direlazionarsi autonomamente con l’ambiente e agire per massimizzare le probabilità di successo di un dato compito.� Intelligenza artificiale sociale: applicazione della IA agli aspetti di interazione sociale, alla codifica e decodifi-ca di segnali non-verbali e alla gestione del dialogo per gli agenti antropomorfi.

4.2. I settori applicativi delle tecnologiedella presenzaI settori tecnologici della presenza possonoessere classificati in otto categorie e, per cia-scuna di esse, le principali applicazioni ven-gono discusse nel seguito.

4.2.1. ARCHITETTURA E COSTRUZIONI EDILI

Sono disponibili applicazioni (architecturalwalkthrough) che consentono, attraverso l’u-so del calcolatore e di un sistema interattivo,di simulare un percorso all’interno di unospazio architettonico 3-D per aiutare a verifi-care l’impatto di un progetto urbano propo-sto. Un’altra applicazione è il modello di pro-duzione 4-D, che consente di verificare suschermo tridimensionale come un progettoedilizio evolve sul piano temporale, permet-tendo di rivedere la pianificazione o di verifi-carne lo stato di avanzamento.

4.2.2. DIDATTICA E FORMAZIONE

In questo ambito le tecnologie della presen-za consentono di sviluppare strumenti di ap-prendimento e addestramento altamente im-mersivi (per esempio, attraverso interfaccedi simulazione e di realtà virtuale, e giochi diruolo) che consentono ai discenti di provareciò che in un’esperienza reale sarebbe diffici-le da gestire e generare. D’altronde è scienti-ficamente provato che le reazioni psicofisi-che e comportamentali indotte dall’esperien-za virtuale nel soggetto sono confrontabilicon quelle che si avrebbero nell’ambientereale corrispondente, nonostante la consa-pevolezza delle condizioni artificiali: pertan-to, applicazioni come le esercitazioni in casodi incendio o in altre situazioni di pericolo as-sumono notevole valore. Infine, le tecnologiedella presenza si rivelano utili nell’educazio-ne scolastica per visualizzare in 3-D elementinon visibili perché inaccessibili, troppo pic-coli o troppo grandi.

4.2.3. INTRATTENIMENTO

L’intrattenimento trae giovamento dalle tecno-logie della presenza rivoluzionando il modo difare e vedere un film aggiungendo interattivitàe immersività e offrendo l’esperienza di incon-tro con i personaggi di fantasia in un ambientesimulato. Un altro vantaggio delle tecnologiedella presenza in questo ambito è abilitare le

persone ad interagire con il contesto di gioco ea comportarsi come se fossero realmente alsuo interno. Inoltre va registrata la grande dif-fusione dell’intrattenimento con ambienti si-mulati al calcolatore, i cosiddetti mondi virtua-li, costruiti per essere abitati e vissuti in modointerattivo dagli utenti attraverso i loro avatar.Esempi sono Second Life, There.com, o ClubPenguin. Infine, sono oggi applicate a video-giochi e giocattoli le nuove interfacce mente-calcolatore, che consentono la comunicazionediretta attraverso la lettura e l’interpretazionedell’elettroencefalogramma.

4.2.4. MANIFATTURIERO E DESIGN

Impiegare la realtà virtuale è molto vantag-gioso per costruire prototipi virtuali o pre-sentare lavori di design (per esempio per or-ganizzare una sfilata di moda virtuale) o permigliorare la sicurezza e l’efficienza di un po-sto di lavoro usando strumenti di ergonomiavirtuale. La visualizzazione di dati complessi,come ad esempio giacimenti petroliferiprofondi, è anche un altro modo efficace dicontenere i costi industriali.

4.2.5. MARKETING

Con le tecnologie della presenza un prodot-to, anche se non ancora realizzato, può es-sere visto e manipolato con un’animazione3-D a 360°. È anche possibile indossare abi-ti in camerini virtuali, per farsi un’idea delprodotto prima di acquistarlo e decidere co-me personalizzarlo sulla base delle propriepreferenze, realizzando modifiche sul mo-dello in real-time. I pubblicitari possonoadattare la pubblicità a uno specifico conte-sto usando la virtualizzazione di immagini.Infine nei mondi virtuali gli avatar di perso-ne reali possono vedere e acquistare pro-dotti reali (o virtuali).

4.2.6. MEDICINA E PSICOLOGIA

La medicina e la psicologia traggono beneficiodalle tecnologie della presenza in diversi mo-di: dalla visualizzazione “aumentata” che aiu-ta il chirurgo durante un’operazione, alle nuo-ve opportunità che derivano dall’impiego diambienti immersivi nel trattamento di fobie ealtre malattie mentali e nella formazione conl’uso di simulatori di parti anatomiche e simu-latori di strumenti medicali.

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4.2.7. MILITARE

Le tecnologie della presenza offrono in questoambito i vantaggi competitivi derivabili dal-l’aumento delle capacità umane in azioni diguerra. Adottare visori con sistemi a realtà au-mentata aiuta a fornire informazioni aggiunti-ve ai soldati. Inoltre, le forze militari possonoeffettuare addestramenti simulati di impiegodi armi e veicoli militari in condizioni controlla-te e di sicurezza, e impiegare ambienti virtualie la tecnologia dei videogiochi per l’addestra-mento tattico e per il reclutamento.

4.2.8. TELECOMUNICAZIONI

La telepresenza 2-D o 3-D è un esempio già og-gi evidente di come le tecnologie della presen-za aiutino a ricreare l’illusione di comunicarecome se ci si trovasse riuniti nello stesso luo-go. Queste tecnologie ricreano e potenzianol’esperienza sociale di comunicazione e colla-borazione abbattendo la barriera della distan-za: applicazioni di questo tipo si trovano nel-l’ambito della collaborazione mediata, a sup-porto di gruppi di lavoro distribuiti o per la ge-stione e condivisione della conoscenza. Le te-lecomunicazioni possono anche beneficiaredella presenza sociale (co-presenza) [5, 6], ag-giungendo alle comunicazioni mediate tradi-zionali gli elementi informativi non-verbali [7],gli aspetti emozionali e le informazioni di con-testo. Infine è possibile dotare gli agenti vir-tuali, dedicati all’interazione con il pubblico,come ad esempio gli assistenti virtuali diffusisu Internet, di intelligenza artificiale sociale,

rendendoli capaci di relazionarsi in modo piùnaturale con gli esseri umani.

4.3. Analisi dei mercati della presenzaNell’ambito dell’azione coordinata “Peach”del 6° programma quadro [8] è stato svoltouno studio delle aree di applicazione delletecnologie della presenza che già oggi pos-sono essere individuate nel mercato. L’anali-si svolta da Telecom Italia ha consentito diselezionare 152 aziende su un totale di 211esaminate per mezzo di diversi strumenti diindagine [9]. Sulla base dell’analisi le azien-de sono state classificate sia per collocazio-ne geografica che per area di intervento. Lafigura 3 mostra la distribuzione delle aziendeper settori tecnologici di attività.La prevalenza di imprese nei settori dellarealtà virtuale e della computer grafica è il ri-sultato della visione tradizionale di questetecnologie, ma in parte anche del fatto chequeste aziende sono quelle più note. Basan-dosi sulla distribuzione delle aziende per areadi competenza, le stesse possono essere col-locate sui tre pilastri disciplinari della presen-za [10]: interazione uomo-calcolatore, scienzecognitive umane (la comprensione dei pro-cessi cognitivi umani), scienze cognitive dellamacchina (la riproduzione dei processi cogni-tivi umani su sistemi artificiali). Nella figura 4il numero contenuto nei cerchi bianchi mostrala quantità di aziende che appartengono aquella determinata area.In virtù dell’elevato numero di aziende con

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FIGURA 3Distribuzione

delle aziende attivenei settori

tecnologici dellapresenza

competenza nella grafica computerizzata enella realtà virtuale, il campo dell’interazioneuomo-calcolatore è oggi il più popolato. Siosserva ancora una certa debolezza di atti-vità industriale nel campo delle scienze co-gnitive umane.La distribuzione geografica delle aziende cheoperano nei settori tecnologici della presenzaè riportata nella figura 5. Il numero totale diaziende europee è circa pari a quello presentenel continente americano; nelle restanti areedel mondo sono state identificate aziende inIsraele, Cina, Sud Corea e Giappone.

5. ALCUNE APPLICAZIONIDELLA PRESENZA

Tra i settori della presenza oggi più dinamiciin termini di applicazioni già sul mercato eprevedibili nel breve termine si possono, a fi-ni esemplificativi, esaminare quelli della me-dicina e delle telecomunicazioni.

5.1. Applicazioni nel campo della medicinaLe caratteristiche delle tecnologie della pre-senza si prestano a un impiego con successoin ambito medico in numerosi ambiti chespaziano dalla formazione alla terapia.

Nell’ambito della formazione la principale op-portunità offerta dall’odierna realtà virtuale èla possibilità di partecipare attivamente allacreazione e allo sviluppo della propria cono-scenza: l’apprendimento è legato allo “scopri-re” e al “fare” in prima persona. Come nelleormai diffuse tecniche di simulazione chirur-gica (Figura 6) esiste la possibilità di utilizzarela Presenza per far sperimentare all’utente si-tuazioni ed esperienze complesse o proble-matiche come se ci fosse davvero dentro.Per esempio, negli Stati Uniti la DARPA (De-fense Advanced Research Projects Agency)

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FIGURA 4Distribuzionedelle aziende neisettori disciplinaridella presenza

FIGURA 5Distribuzione geografica delle aziende che operano neisettori tecnologici della presenza

ha commissionato lo sviluppo di un sistemadi realtà virtuale per addestrare i propri ope-ratori sanitari utilizzati per il primo interventosul campo di battaglia (Figura 7).Rispetto ad una tradizionale lezione in aula ivantaggi offerti da queste tecnologie sonodue. In primo luogo si permette all’operatoredi interagire con i pazienti e con i diversi stru-menti richiesti come se questi fossero davve-

ro insieme all’utente. Ciò consente di impara-re attraverso l’esperienza diretta e in temporeale dai risultati delle proprie azioni: se l’in-tervento è sbagliato il paziente virtuale simu-la il dolore o il pianto. In secondo luogo è pos-sibile riprodurre le caratteristiche ambientalidella situazione che producono nell’operato-re una risposta emotiva simile a quella cheproverebbe in battaglia. Questo permette nonsolo di imparare una tecnica ma anche di spe-rimentare emozioni (panico e tensione) e diimparare a controllarle grazie alla supervisio-ne di uno psicologo.Questa componente esperienziale viene uti-lizzata anche nel trattamento di diversi di-sturbi psicologici. In particolare è stata utiliz-zata all’interno del progetto americano “Vir-tual Iraq” [11] per aiutare i veterani a superarei traumi della guerra e dal progetto di ricercaeuropeo “VEPSY UPDATED” [12] per combat-tere le fobie.Le fobie sono paure irragionevoli di un deter-minato oggetto, luogo o situazione (la pauradi volare, dell’altezza, dei ragni ecc.) e sonoincontrollabili sebbene spesso i soggetti chene soffrono siano consapevoli del loro stato. Ipazienti coinvolti nelle sedute terapeutichenon immaginano le diverse situazioni ma le“vivono” interagendo all’interno degli am-bienti virtuali.Un ulteriore vantaggio è la flessibilità delle tec-nologie della presenza. L’ambiente artificialepuò essere adattato in tempo reale alle neces-sità di ogni paziente e/o alle strategie del tera-peuta: per esempio l’ascensore o il vagonedella metropolitana possono essere vuoti opieni di persone, a seconda della fase della te-rapia e delle risposte del paziente [13]. Se il pa-ziente ha difficoltà ad entrare nell’ascensoreaffollato il terapeuta può decidere di iniziare laseduta da un ascensore vuoto e progressiva-mente aggiungere nuove persone appena ilpaziente si adatta alla situazione. Se invece ilpaziente non ha problemi ad affrontare la si-tuazione il terapeuta può passare ad uno sce-nario più complesso, come la metropolitana.Tuttavia, il modo migliore per combattere que-ste paure è l’esposizione controllata del sog-getto agli stimoli scatenanti e la generazionedi risposte antagoniste rispetto a quelle disa-dattive. In pratica, è possibile desensibilizzareun soggetto con la paura di volare abituandolo

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FIGURA 7Addestramento di operatori per primo intervento ai feriti

FIGURA 6Simulatorechirurgico

progressivamente alle emozioni che prova sa-lendo sull’aereo e durante la fase di decollo.Quando, come in questo caso, l’esposizionediretta (in vivo) non è possibile, l’efficacia dellaterapia dipende dalla capacità del paziente diprodurre le immagini mentali che riproducanole situazioni ansiogene. Ma non tutti i soggettiriescono ad immaginare ciò di cui hanno pau-ra. Nel progetto VEPSY UPDATED, il gruppo diricerca della Facoltà di Psicologia dell’Univer-sità Cattolica di Milano, in collaborazione conla California School of Professional Psychologye l’Università di Quebec, ha realizzato una se-rie di contesti e situazioni simili a quelle realida utilizzare per la terapia. Per esempio, i pa-zienti con disturbi di panico sperimentano pri-ma l’entrata in un ascensore, per poi salire suuna metropolitana.Recentemente queste tecnologie hanno tro-vato applicazione anche nell’ambito dellariabilitazione [14]. Dato che la riabilitazionedeve consentire al paziente di riappropriarsidelle capacità di programmare, eseguire econtrollare sequenze di azioni e comporta-menti complessi nello svolgersi della vitaquotidiana, le tecnologie della presenza con-sentono di riprodurre in contesti controllaticompiti e situazioni della vita reale. In parti-colare esse permettono di costruire scenarispaziali e temporali realistici che possono es-

sere usati per ampliare la sensibilità diagno-stica dei test programmati.

5.2. Applicazioni alle telecomunicazioniOggi sono già disponibili sul mercato sistemiper telepresenza 2-D che si caratterizzano perun’alta qualità audio-video e per la possibilitàdi consentire la visione su grandi schermi del-le figure di dimensioni naturali (Figura 8) [15].Questi sistemi si prestano a svolgere telecon-ferenze multi-party per uso professionale. Ilgrado di immersività è già apprezzabile pur inassenza di visione 3-D.Cominciano peraltro ad essere disponibili si-stemi moderni condisplay 3-D che potrebberorappresentare la tecnologia di base per le tele-comunicazioni immersive del prossimo futuro.Come è noto i sistemi di display 3-D riprodu-cono l’effetto parallasse bioculare fornendoinformazione visiva differente all’occhio sini-stro e all’occhio destro. In particolare hannointeresse le moderne tecniche deidisplay au-tostereoscopici [16] e dei display quasi-olo-grafici [17]. Essi potranno rappresentare il ve-ro salto di qualità rispetto alle attuali tecno-logie invasive che richiedono l’uso di occhialispeciali o caschi.Il principio di funzionamento si basa sulla tra-smissione di una coppia di immagini riprese si-multaneamente con un piccolo angolo di se-

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FIGURA 8Concettodi telepresenza 2-D(soluzione Halodi HP)

parazione (stereoscopia) si induce nel sistemavisivo-percettivo umano l’effetto di parallasseche consente di apprezzare la terza dimensio-ne (profondità). Affinché le due immagini ven-gano lette separatamente si impiegano comeschermi due strutture filtranti in grado di sepa-rare le immagini ricevute. Nella tradizione ci-nematografica 3-D per la separazione dei due“canali” ci si basa sulla trasmissione di unacoppia di polarizzazioni ortogonali e lenti pola-rizzate, sebbene esistano altri metodi come latrasmissione ortogonale alternata nel tempo,con lenti che vengono aperte e chiuse elettro-nicamente in modo sincrono.Per evitare il problema dell’invasività della so-luzione che produce fastidio e stanchezza nel-l’osservatore, negli ultimi anni si sono affac-ciati nuovi tipi di schermi che tendono essi stes-si a produrre l’effetto di profondità, operandodirettamente sul display del PC senza bisognodi indossare occhiali. Con questa tecnica ognu-na delle due immagini viene suddivisa in picco-le strisce verticali e le due immagini generatedai proiettori di sinistra (S) e di destra (D) ven-gono alternate suldisplay. Questidisplay detti“autostereoscopici” sono tipicamente fabbricatiusando i filtri ottici collocati acontattocon il con-venzionaledisplay LCD2 o OLED3; si sono affer-matidue tipi di filtri, adottica lenticolare eabar-riera di parallasse. In entrambi i casi, adattandoi parametri geometrici, è possibile fare in modoche l'occhio sinistro veda solo le immagini S equello destro solo le immagini D. Se le due im-magini sono una coppia stereoscopica si per-cepisce perciò una sola immagine 3-D.Esistono anche soluzioni che utilizzano op-portune tecniche di elaborazione di segnaleper consentire sia la visione di immagini 3-D“native” che di immagini 2-D sul medesimoschermo auto stereoscopico.Conviene osservare che gli schermi autoste-roscopici sono affetti da vari tipi di difetti(detti “artefatti”) per correggere i quali si de-vono applicare tecniche di post-processingatte a assicurare una migliore qualità dell’im-magine e a consentire di percepire la stessanitidezza dell’immagine che si ha con i mo-derni schermi monoscopici. Ogni tecnica au-

tosteroscopica proposta presenta da questipunti di vista vantaggi e svantaggi.Allo stato dell’arte si dispone anche di di-splay quasi-olografici in grado di ricostruireun campo di luce quasi perfetto consentendoall’osservatore una visione di un oggetto a360°, ruotando intorno all’immagine 3-D ri-prodotta. Questi riproduttori quasi-olograficiconsentono anche la proiezione di immagini3-D in movimento.

6. CONCLUSIONI

Le tecnologie della presenza, il cui sviluppo siè svolto per decenni nei laboratori universitarie industriali, sono oggi fra le tecnologie piùpromettenti per determinare i progressi attesinel settore delle ICMT nel decennio entrante.Dopo avere illustrato alcuni degli elementi del-la road-map tecnologica prevista per il prossi-mo futuro, questo articolo ha prima discusso ilconcetto di presenza e si è poi soffermato sul-le tecnologie di base e sulle applicazioni chepiù di tutte stanno determinando il successodelle tecnologie della presenza in numerosisegmenti di mercato.

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2 LCD: Liquid Crystal Display.3 OLED:Organic Light Emitting Diode.

[8] PEACH FP6 Coordination Action No 33909. May2009 URL: peachbit.org

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[11] Online Defence Magazine, Virtual Iraq. May 2009URL: defense-update.com/products/v/VR-PT-SD.htm

[12] VEPSY UPDATED European Research Project No.2220. May 2009 URL: www.cybertheraphy.info

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[15] URL: www.francetelecom.com/sirius/rd/en/galerie/mur_telepresence/flash_sonorise.php

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GIUSEPPE RIVA, Professore Associato di Psicologia e Nuove Tecnologie della Comunicazione presso l’UniversitàCattolica di Milano, dove dirige il Laboratorio di studio dell’Interazione Comunicativa e delle Nuove Tecnolo-gie. Autore di oltre 100 articoli scientifici legati agli aspetti psicologici ed ergonomici delle nuove tecnologie èresponsabile editoriale delle riviste scientifiche internazionali “CyberPsychology & Behavior” e “Annual Re-view of CyberTherapy and Telemedicine”.E-mail: giuseppe.riva@unicatt.it

FRANCESCO VATALARO, Professore ordinario di Telecomunicazioni presso l’Università di Roma “Tor Vergata”, ha ol-tre 25 anni di esperienza nell’industria e nell’università. È membro del comitato direttivo della IEEE Italy Sec-tion, oltre che numerosi comitati scientifici e di redazione. È autore di oltre 150 pubblicazioni e i suoi principaliinteressi scientifici sono nelle comunicazioni e reti wireless.E-mail: vatalaro@uniroma2.it

GIANLUCA ZAFFIRO, Ricercatore presso Telecom Italia. Opera nel gruppo Innovation Trends di Telecom Italia Lab.È responsabile per Telecom Italia dell’azione di coordinamento IST FP6 Peach per la ricerca sulla Presence. Sioccupa di elaborare scenari innovativi di medio/lungo periodo di interesse per le telecomunicazioni.E-mail: gianluca.zaffiro@telecomitalia.it