DOTTORATO NAZIONALE IN OSSERVAZIONE DELLA TERRA

Il dottorato in breve

Premesse
E’ ben nota da tempo in ambito tecnico-scientifico la fondamentale importanza della Earth Observation (EO) per scopi civili, finalizzata al monitoraggio, il più possibile globale e continuo, del nostro pianeta sotto molteplici punti di vista, a beneficio della conoscenza e salvaguardia dell’ambiente e della qualità della vita sulla Terra.
Gran parte dei circa 250 indicatori definiti per rappresentare il conseguimento dei Sustainable Development Goals (SDG) delle Nazioni Unite si basano su informazioni ottenute anche da EO, la cui importanza è centrale per le attività della United Nations initiative on Global Geospatial Information Management (UN-GGIM) ed è ulteriormente sottolineata da iniziative internazionali quali il Group on Earth Observation (GEO).

Motivazioni
A livello internazionale da alcuni decenni (anni ’70 del secolo scorso) sono state promosse missioni di EO da parte di agenzie governative e, più recentemente (prima decade di questo secolo), da parte di compagnie private; una loro rassegna completa e aggiornata è disponibile al link eoportal.org. Tali dati vengono complementati dalle osservazioni dei numerosissimi sensori sul campo che misurano in tempo reale lo stato del Pianeta, mentre la Geoinformation ci permette di validarli, integrarli ed elaborarli con analisi tradizionali e di intelligenza artificiale, per estrarre informazioni e conoscenza.
In questo ambito si inquadra il programma Copernicus (https://www.copernicus.eu/en), coordinato e gestito dalla Commissione Europea, in collaborazione con gli Stati Membri, l'Agenzia spaziale europea (ESA), L’Agenzia Europea per l’Ambiente e alcune Organizzazioni europee con compiti specifici. Copernicus è dedicato a offrire ad autorità pubbliche, organizzazioni e prestatori di servizi europei e internazionali, non solo dati da EO e dai sensori sul campo ma, soprattutto, servizi basati sulle informazioni da essi estraibili (e su altre informazioni ancillari) in modo libero e gratuito.
E’ necessario sottolineare che la fondamentale peculiarità di Copernicus, che condiziona le sue regole organizzative e gli investimenti necessari per attuarlo, è l’offerta di servizi ufficialmente guidati dai fabbisogni e dai requisiti espressi dagli utenti finali.
In tal senso è necessario disporre di figure professionali in grado individuare la platea più ampia di utenti, raccogliere le loro necessità, progettare i relativi servizi per soddisfarle e le modalità più consone per accedervi da parte di utenti generalmente non specializzati in EO, e possibilmente incrementare le loro competenze.

Opportunità
In ambito nazionale sono presenti consolidate competenze in Earth Observation, Geomatics e Geoinformation in diverse sedi universitarie e istituti di enti di ricerca, presso le quali sono già attivi corsi di dottorato nei quali vengono trattate alcune di queste tematiche.
Non esiste tuttavia un coordinamento in ambito accademico e di ricerca, necessario per garantire una formazione strutturata, omogenea e completa in Earth Observation, Geomatics e Geoinformation, indispensabile per attuare il più ampio scouting dei potenziali utenti e l’efficace trasferimento di competenze verso di loro.
Questa essenziale attività di coordinamento può essere molto efficacemente svolta dalla Copernicus Academy (https://www.copernicus.eu/en/opportunities/education/copernicus-academy), la struttura formalmente costituita a livello europeo nel 2016 nell’ambito della primaria azione di User Uptake del programma Copernicus, finalizzata all’informazione e sensibilizzazione degli utenti finali reali e, soprattutto, potenziali sull’utilità e i benefici dei servizi di Copernicus e coordinata in ambito italiano dallo User Forum Nazionale di Copernicus.
Il ruolo di Copernicus Academy nell’azione di User Uptake è infatti quello di utilizzare le competenze disponibili in ambito universitario e negli enti di ricerca per incentivare e gestire il trasferimento di competenze verso gli utenti finali, ma anche per contribuire a raccogliere, interpretare e strutturare nuove loro esigenze e per suggerire possibili servizi aggiuntivi, in cooperazione con i Copernicus Relays, promotori del programma Copernicus attivi dal 2017, anch’essi coordinati dallo User Forum Nazionale. Copernicus Academy, inoltre, per la sua struttura internazionale, è in grado di offrire una rete di relazioni ben consolidate con altre Università e Istituti di ricerca a livello europeo.

Contesto nazionale ed europeo
Il Piano Nazionale di Ripresa e di Resilienza (PNRR) approvato in sede europea (Next Generation EU) prevede molteplici attività articolate in sei missioni: per almeno tre di esse (M1: digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo; M2: rivoluzione verde e transizione ecologica; M3: infrastrutture per una mobilità sostenibile) le informazioni da EO rivestono un ruolo fondamentale sotto molteplici punti di vista (vengono esplicitamente menzionate nella M1-C2 Investimento 4: Tecnologie satellitari ed economia spaziale), mentre la formazione a livello dottorale ha un ruolo centrale nella quarta missione (M4: istruzione e ricerca), che ne prevede la riforma e l’ampliamento. In particolare, inoltre, è prevista l’iscrizione, nell’arco di 3 anni, di 500 dottorandi a programmi dedicati alle transizioni digitale e ambientale, ed è incentivato lo sviluppo di dottorati in cooperazione con la pubblica amministrazione e con le imprese.
Queste attività sono intimamente connesse al piano di digitalizzazione europeo (Shaping Europe’s digital future), nel quale si inserisce Destination Earth, che, sulla base di informazioni derivate da EO e da sensori sul campo, contribuirà allo European Commission’s Green Deal mediante lo sviluppo di un modello digitale globale di alta precisione per la simulazione e il monitoraggio delle attività naturali e antropiche.

Modalità
Considerate le premesse, le motivazioni e le opportunità evidenziate, e l’attuale contesto nazionale ed europeo nel quale si svilupperanno le attività previste per l’implementazione delle sei missioni del PNRR, si è ritenuto strategico proporre l’istituzione di un Dottorato Nazionale in Earth Observation (DNEO) per formare figure professionali con competenze trasversali e integrate di Earth Observation, Geomatics e Geoinformation, e competenze specifiche di tipo applicativo, amministrativo e legale, in grado di supportare efficacemente la più ampia valorizzazione e fruizione del programma Copernicus, rendendolo uno strumento essenziale dell’economia digitale e del soft power dell’UE a livello globale.
Il DNEO intende pertanto di realizzare il coordinamento in ambito accademico e di ricerca, necessario per garantire una formazione strutturata al terzo livello della formazione universitaria, integrandosi nel programma di formazione permanente promosso nell'ambito del programma Copernicus per mezzo della Copernicus Academy.
Il DNEO ha un’organizzazione basata su convenzioni one-to-one tra Sapienza Università di Roma, sede amministrativa del dottorato, e i singoli partecipanti e prevede il rilascio di un titolo congiunto da parte di tutti i partecipanti.

1. Il progetto formativo
E’ ben nota da tempo la fondamentale importanza dell’uso integrato di metodi e strumenti di Osservazione della Terra (OT), Geomatica e GeoInformazione (GGI) e Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (ICT), finalizzato al monitoraggio, il più possibile globale e continuo, del nostro pianeta, a beneficio della conoscenza e salvaguardia dell’ambiente, della sicurezza e sviluppo sostenibile dei territori e delle produzioni, della protezione delle popolazioni e della qualità della vita sulla Terra.
Gran parte dei circa 250 indicatori definiti per rappresentare il conseguimento dei Sustainable Development Goals (SDG) delle Nazioni Unite si basano su informazioni ottenute integrando OT, GGI e ICT, la cui importanza è centrale per le attività della United Nations initiative on Global Geospatial Information Management (UN-GGIM) ed è ulteriormente sottolineata da iniziative internazionali quali il Group on Earth Observation (GEO).
A livello internazionale da alcuni decenni (anni ’70 del secolo scorso) sono state promosse missioni di OT da parte di agenzie governative e, più recentemente (prima decade di questo secolo), da parte di compagnie private (eoportal.org); i dati di OT acquisiti da queste missioni vengono complementati dalle osservazioni dei numerosissimi sensori a terra. Strumenti e metodi di GGI e ICT ci permettono di validare, integrare ed elaborare tutti i dati acquisiti per estrarre informazioni e conoscenza.
In questo ambito si inquadra il programma Copernicus (https://www.copernicus.eu/en), coordinato e gestito dalla Commissione Europea, in collaborazione con gli Stati Membri, l'Agenzia spaziale europea (ESA), L’Agenzia Europea per l’Ambiente e alcune Organizzazioni europee con compiti specifici. Copernicus è dedicato a offrire ad autorità pubbliche, organizzazioni e prestatori di servizi europei e internazionali, non solo dati da OT e dai sensori a terra ma, soprattutto, servizi basati sulle informazioni da essi estraibili (e su altre informazioni ancillari) in modo libero e gratuito.
E’ necessario sottolineare che la fondamentale peculiarità di Copernicus, che condiziona le sue regole organizzative e gli investimenti necessari per attuarlo, è l’offerta di servizi ufficialmente guidati dai fabbisogni e dai requisiti espressi dagli utenti finali attraverso la sua governance europea e nazionale.
Per capire l’importanza del programma anche a livello mondiale, nel 2021, Copernicus ha offerto oltre 600 prodotti operativi in modo libero e gratuito a tutti i cittadini Europei, producendo complessivamente un volume di dati ed informazioni superiore a 30 PBytes per trimestre.
Si comprende quindi la fondamentale necessità di disporre di figure professionali non solo in grado di fare buon uso di tale enorme disponibilità di prodotti, ma soprattutto, da una parte, di capire le nuove conoscenze e le tecnologie innovative sottese, possibilmente partecipando al loro sviluppo, e, dall’altra, di individuare la platea degli utenti potenzialmente interessati ad usarle, raccogliendo le loro necessità e progettando i servizi per soddisfarle.
In ambito nazionale sono presenti consolidate competenze in OT, GGI e ICT in diverse sedi universitarie e istituti di enti di ricerca, presso le quali sono già attivi corsi di dottorato nei quali vengono trattate alcune di queste tematiche.
Non esiste tuttavia un coordinamento in ambito accademico e di ricerca, necessario per garantire una formazione strutturata, omogenea e completa in OT, GGI, ICT, indispensabile per attuare il più ampio scouting dei potenziali utenti e l’efficace trasferimento di competenze verso di loro.
Questa essenziale attività di coordinamento può essere molto efficacemente svolta dalla Rete dei Copernicus Academy (https://www.copernicus.eu/en/opportunities/education/copernicus-academy), costituita a livello europeo nel 2016 per contribuire a perseguire una ampia azione di User Uptake, cioè di informazione, sensibilizzazione e accompagno sia dei ricercatori che degli altri utenti finali nella conoscenza e perseguimento dei benefici offerti dall’integrazione dell’OT, GGI e ICT ottenuta in Copernicus.
Il ruolo della Copernicus Academy è quello di utilizzare le competenze disponibili in ambito universitario e degli enti di ricerca, ma anche delle PP.AA. e delle imprese per incentivare e gestire il trasferimento di conoscenze, tecnologie e competenze verso gli utenti finali, attraverso attività di alta formazione e non solo.
Il Dottorato Nazionale in Osservazione della Terra (DNOT) si integra nel programma di formazione permanente di Copernicus Academy, volto alla promozione della catena del valore che si sviluppa a partire dalle tecnologie dell’Upstream sino alla piena e consapevole fruizione dei servizi operativi a valle, integrando e valorizzando le tecnologie, le conoscenze e le esperienze sviluppatesi e consolidatesi nell’ambito delle diverse discipline di OT, GGI e ICT e di cui Copernicus costituisce la migliore rappresentazione esistente.

2. Gli obiettivi del corso
Il Progetto europeo EO4GEO, recentemente conclusosi e partecipato in larghissima parte da membri della Rete dei Copernicus Academy, appartenenti a 16 Paesi dell’UE, pur essendosi focalizzato solo su tre temi di interesse di questo Dottorato, cioè quelli relativi alle “Città intelligenti”, al “Clima ed al suo Cambiamento” e ad alcune applicazioni trasversali integrate, rivolte alla “Gestione dei rischi naturali ed antropici”, ha identificato ben:
·     30 processi aziendali, presenti in ambito tanto pubblico quanto privato, in cui OT/GGI giocano un ruolo non secondario;
·     oltre 200 obiettivi di OT/GGI nell’ambito di tali processi aziendali, tanto intermedi che finali;
·     oltre 100 profili professionali di OT/GGI, in larga parte da innovare e quindi da formare, sintetizzati in quattro categorie, a partire da quelli completamente coinvolti ed impegnati negli obiettivi di OT/GGI dei processi aziendali, sino a quelli, anche amministrativi, che necessitano solo di avere una idea del ruolo dell’OT/GGI nei processi aziendali.
Tale rapido allargamento dell’interesse e dell’uso, non solo di dati, ma dei servizi e delle informazioni da questi prodotto in ambiti tanto istituzionali e strategici, quando privati ed a valore aggiunto conferma che l’obiettivo primario del corso di dottorato non possa essere la formazione di figure professionali strettamente settoriali e fortemente specialistiche, ma di altre con competenze trasversali e integrate di OT, GGI e ICT, e competenze specifiche di tipo applicativo, amministrativo e legale, in grado di valorizzare tecnologie, conoscenze i servizi già esistenti e di progettarne di nuovi, in stretta collaborazione con gli utenti effettivi e potenziali che ne manifestano l'opportunità se non la necessità.

I dottorandi potranno quindi entrare in contatto con fondamenti ed esperienze disciplinari innovative proprio del mondo upstream, così come del mondo giuridico-amministrativo che significativamente regola tanto le legittimità dei servizi operativi di responsabilità quanto lo sviluppo e sostenibilità del mercato dei servizi, ma potendo far affidamento su di una solida formazione sia sui fondamenti sia sugli sviluppi innovativi di OT, GGI e, cosa non trascurabile, ICT, in molteplici ambiti applicativi ed operativi, mantenuti strettamente connessi tra loro.

Poiché l’idea base è quella dell’integrazione di filiera e di materia, in Dottorato affronterà anche li tema del concorso e dell’integrazione tra l’OT (Copernicus) e la Geolocalizzazione (Galileo/EGNOS)
Per perseguire questo obiettivo si è ritenuta essenziale la partecipazione al dottorato di soggetti diversi, quali Università , Enti Pubblici di Ricerca (EPR) vigilati dal MUR, Pubbliche Amministrazioni (PA), comprensive degli EPR non vigilati dal MUR, Fondazioni a capitale pubblico, Imprese, PMI, Start-up ed il collegio dei docenti è ampio, volutamente eterogeneo ed li suo coordinamento viene coadiuvato dalla Copernicus Academy.

In particolare, le Università garantiscono l'offerta formativa interdisciplinare di base; gli EPR vigilati e non vigilati dal MUR complementano l'offerta formativa introducendo tematiche specifiche relative alle proprie competenze; le imprese e le fondazioni sono portatrici sia di specifici know-how, e contribuiscono quindi all'offerta formativa su temi specifici, sia di specifiche esigenze, che possono essere di stimolo per la progettazione di nuovi servizi di interesse generale.

Tutte le attività di ricerca sono finalizzate alla promozione delle potenzialità di tali processi di integrazione sulla base dei resi disponibili e dei servizi già attivi per valutarne i possibili ampliamenti, adeguamenti e miglioramenti, sia disegnando nuove missioni e servizi prototipali sulla base delle esigenze manifestate dai diversi soggetti partecipanti al dottorato e da ulteriori utenti.
Sono particolarmente incentivati, inoltre, gli scambi internazionali, primariamente (ma non solo) basati sulla rete internazionale (Università e Istituti di ricerca a livello europeo) di Copernicus Academy.

Le aree tematiche complessivamente ricoperte dalle competenze dai soggetti partecipanti e nelle quali viene erogata l'offerta formativa e sviluppata l'attività di ricerca dottorale ricomprendono: 1) metodologie, tecnologie e infrastrutture per l'acquisizione, l'analisi e la gestione di dati e informazioni di osservazione della Terra e geospaziali; 2) individuazione, analisi e gestione dei rischi naturali e antropici; 3) analisi e gestione delle crisi e delle emergenze; 4) ciclo dell'acqua e criosfera, acque e ambiente marino e costiero; 5) pianificazione e gestione dell'ambiente urbano; 6) agricoltura, foreste e gestione ambientale dei suoli; 7) atmosfera, clima e cambiamento climatico; 8) cultural heritage e paesaggio; 9) aspetti giuridici ed economici dell'osservazione della Terra e della gestione dei dati e delle informazioni geospaziali; 10) data mining.

3. Gli sbocchi occupazionali e professionali previsti
L'analisi attuale del mercato del lavoro consente di ravvisare da un lato l'immediata necessità, e dall'altro la carenza delle figure professionali la cui formazione e' l'obiettivo fondamentale del corso di dottorato, ovvero di figure professionali con competenze trasversali e integrate di OT, GGI e ICT, e competenze specifiche di tipo applicativo, amministrativo e legale, in grado di promuovere i servizi Copernicus già esistenti e di progettarne di nuovi.

Infatti, nel Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) approvato in sede europea (Next Generation EU), da un lato, si evidenzia l'importanza, se non la necessità, di utilizzare in modo integrato metodi e strumenti di OT, GGI e ICT per perseguire gli obiettivi di almeno tre delle sei missioni (M1: digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo; M2: rivoluzione verde e transizione ecologica; M3: infrastrutture per una mobilità sostenibile), che coinvolgono direttamente e indirettamente tanto la sicurezza e lo sviluppo sostenibile dei territori e delle produzioni, quanto la protezione delle popolazioni e la salvaguardia delle risorse ambientali; dall'altro, nel PNRR si pone il problema della disponibilità adeguata di personale con idonee competenze, sia nell’ambito delle pubbliche amministrazioni sia in quello privato delle imprese. Questa analisi critica del contesto è pienamente giustificata sia dalla necessità di disporre di sufficienti risorse umane per poter materialmente attuare le attività previste e raggiungerne fattivamente gli obiettivi, sia per essere in condizione di poter valorizzare adeguatamente i risultati di tali attività, visto l’ingente investimento messo a disposizione a tal fine dai fondi europei.

Inoltre, anche prescindendo dalle attività del PNRR che dovranno essere sviluppate entro il 2026, è possibile constatare già attualmente che frequentemente vanno deserti bandi nazionali che prevedono l’assunzione di figure professionali con competenze specifiche analoghe a quelle che costituiscono l'obiettivo del dottorato, siano essere richieste per finalità di ricerca nelle sue diverse forme ed obiettivi, oppure per lo sviluppo e/o la gestione di servizi operativi ed a valore aggiunto. Contemporaneamente, è altrettanto frequente che i ricercatori ed i professionisti già impegnati per la definizione, lo sviluppo e l'uso di tali servizi, evidenzino la mancanza di percorsi formativi di aggiornamento e istruzione permanente a cui poter accedere.

Si ritiene quindi che il dottorato nazionale, inserendosi strutturalmente nell'ambito del programma di formazione promosso dalla rete nazionale dei Copernicus Academy, potrà contribuire alla formazione del livello più elevato di figure professionali già attualmente richieste e che lo saranno ancor di più durante l'implementazione del PNRR e il mantenimento dei suoi risultati sia nelle pubbliche amministrazioni che nel settore privato; queste professionalità consentiranno l'uso più completo e razionale dei dati di osservazione della Terra e geospaziali tramite servizi dedicati per il massimo beneficio del sistema-paese.

4. Il corso e gli obiettivi del PNRR
Il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) prevede molteplici attività articolate in sei missioni che dovranno svilupparsi entro il 2026: per almeno tre di esse (M1: digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo; M2: rivoluzione verde e transizione ecologica; M3: infrastrutture per una mobilità sostenibile) le informazioni ottenute dall'osservazione della Terra (OT) e dai dati geospaziali rivestono un ruolo fondamentale sotto molteplici punti di vista (vengono esplicitamente menzionate nella M1-C2 Investimento 4: Tecnologie satellitari ed economia spaziale), mentre la formazione a livello dottorale ha un ruolo centrale nella quarta missione (M4: istruzione e ricerca), che ne prevede la riforma e l’ampliamento. In particolare, inoltre, è prevista l’iscrizione, nell’arco di 3 anni, di 500 dottorandi a programmi dedicati alle transizioni digitale e ambientale, ed è incentivato lo sviluppo di dottorati in cooperazione con la pubblica amministrazione e con le imprese.

Le attività relative alle tre missioni M1, M2 e M3 sono intimamente connesse al piano di digitalizzazione europeo ("Shaping Europe’s digital future"), nel quale si inserisce "Destination Earth", che, sulla base di informazioni derivate da dati di OT e geospaziali acquisiti da sensori a terra, contribuirà allo EC "Green Deal", mediante lo sviluppo di un modello digitale globale di alta precisione per la simulazione e il monitoraggio delle attività naturali e antropiche, e anche alla "European Strategy for Data”, cominciando a permeare in profondità diversi programmi a livello europeo, come quello relativo alla Politica Agricola Comune ed ai suoi Regolamenti.

Le figure professionali formate nel dottorato acquisiranno competenze che saranno pertanto utili per il completamento delle attività delle missioni M1, M2 e M3 (i primi dottori di ricerca saranno auspicabilmente disponibilinei primi mesi del 2026, a meno di un anno dal termine del PNRR), ma che risulteranno necessarie e cruciali per il mantenimento e possibilmente l'aggiornamento dei risultati conseguiti dal PNRR negli anni successivi, sia nelle pubbliche amministrazioni che nel settore privato.