La ricerca in fisica in Europa e l'interazione con l'industria Lo scenario nella fisica fondamentale Speranza Falciano Giunta Esecutiva INFN ILO Industrial Opportunities Day Bologna- 11 giugno 2015

Impatto della Fisica sull’economia Un esempio per il quale sono disponibili dati a livello europeo, nazionale e per un ente di ricerca italiano : la Fisica. L’impatto della Fisica sull’economia europea e sul tessuto industriale (vedi studio EPS) L’impatto della Fisica sull’economia italiana (vedi studio SIF) L’impatto dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sulle imprese con le quali collabora (dati non troppo recenti, ma interessanti)

Attività e industrie basate sulla fisica Le industrie basate sulla fisica sono quelle dove l’uso della fisica – in termini di tecnologie, esperienza e innovazione – è critica alla loro esistenza. Le attività basate sull’uso della fisica considerate nel Report EPS e SIF includono a vari livelli I seguenti settori: – Ingegneria elettrica, civile & meccanica – Energia – Tecnologie dell’informazione & comunicazioni – Design & manufatturiere – Trasporti – Medicina & campi di scienze della vita connessi – Tecnologie utilizzate nello spazio. 3

Results in brief 15% del fatturato totale dell’economia europea. R&D intensive : più di 47 miliardi di euro in un anno spesi per ricerca e sviluppo, numero in crescita. 15 milioni di occupati, il 13% di tutta l’occupazione europea. Il valore aggiunto lordo viene per metà dall’industria manifatturiera e per metà dall’informatica e le comunicazioni, attivtà tecnico- scientifiche, attività petrolifere e produzione di energia. Settori physics-based

Studio per l’Italia Coordinato dalla SIF, Gruppo di Lavoro con la partecipazione di: – Centro Fermi – CNR – INAF – INFN – INRIM Ditta Deloitte Dati ISTAT Periodo Pubblicato sul sito della SIF ad aprile 2014 Studio per l’Italia Coordinato dalla SIF, Gruppo di Lavoro con la partecipazione di: – Centro Fermi – CNR – INAF – INFN – INRIM Ditta Deloitte Dati ISTAT Periodo Pubblicato sul sito della SIF ad aprile 2014

Executive Summary Final Report

THE QUANTIFIABLE IMPACTS OF PHYSICS-BASED SECTORS IN ITALY, 2011: 60-SECOND SUMMARY

La ricerca di base La ricerca di base è curiosity-driven, non ha un risultato certo a priori ed è nella maggior parte dei casi una ricerca di frontiera. La ricaduta, a priori, non è ovvia. Un esempio di ricerca di base è quella che svolge in Italia l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (1) L’INFN è l’ente pubblico nazionale di ricerca, vigilato dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, dedicato allo studio dei costituenti fondamentali della materia e delle leggi che li governano e svolge attività di ricerca, teorica e sperimentale, nei campi della fisica subnucleare, nucleare e astroparticellare. Le attività di ricerca dell’INFN si svolgono tutte in un ambito di competizione internazionale e in stretta collaborazione con il mondo universitario italiano, sulla base di consolidati e pluridecennali rapporti. La ricerca fondamentale in questi settori richiede l’uso di tecnologie e strumenti di ricerca d’avanguardia che l’INFN sviluppa sia nei propri laboratori sia in collaborazione con il mondo dell’industria.

L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (2) Nell’adempimento della sua missione, inoltre, l’Istituto: Collabora con le istituzioni di ricerca scientifica e tecnologica, italiane e straniere, contribuendo al processo di rafforzamento dell’area europea della ricerca. Promuove la formazione dei giovani nel campo della ricerca fondamentale e applicata. Cura la diffusione della cultura scientifica, innanzitutto tra i giovani. Persegue l’eccellenza scientifica sviluppando strumentazione avanzata, con il coinvolgimento dell’ industria nazionale. Intensifica l’interazione delle attività di ricerca con quelle di trasferimento di conoscenza per rendere più competitive le imprese italiane a livello internazionale. Sviluppa l’applicazione delle tecniche nucleari e subnucleari alla medicina, ai beni culturali e all’ ambiente.

Le strutture dell’INFN : Sezioni (20) Gruppi collegati (11) Laboratori Nazionali (4) Centri Nazionali (3) Consorzi (1) “Dal Bosone di Higgs allo SmartPhone” – Università Bocconi – 7 maggio 2014 TIFPA GSSI CNAF Diffusione territoriale degli istituti di ricerca, un esempio : i luoghi della ricerca dell’INFN

Collaborazioni essenziali Ricerca di base Università e altri Enti Enti Locali Europa Istutuzioni Imprese

La collaborazione con l’industria (1) La ricerca di base necessita di tecnologie avanzate che spesso non fanno ancora parte del know-how industriale e che richiedono soluzioni innovative. La ricerca di tali soluzioni fornisce continuamente occasioni di trasferimento tecnologico al tessuto sociale ed industriale. Da un lato l’avvalersi di partner fortemente qualificati permette all’Ente di essere competitivo nelle Collaborazioni internazionali alle quali partecipa, per realizzare le complesse strumentazioni di cui esse si avvalgono, dall’altro permette di trasferire all’Industria un patrimonio di competenze che rende le nostre imprese più innovative nel mercato mondiale.

La collaborazione con l’industria (2) La ricerca tecnologica dell'INFN, finalizzata alla realizzazione di esperimenti avanzati, e' motivata dalla necessità di sviluppare nuovi metodi di accelerazione e rivelazione di particelle, nuovi metodi per l'acquisizione e l'analisi dei dati. Essi rappresentano una fonte unica di tecnologia innovativa nel campo della superconduttività, dell'elettronica, della meccanica di precisione, delle reti ad alte prestazioni, della diagnostica per immagini, della terapia con fasci di particelle nucleari, di tecniche applicabili nel campo della conservazione dei beni artistici etc, ed e' quindi fisiologico per l'Istituto trasmettere all'Industria le conoscenze acquisite nel corso della propria attività di ricerca.

Il Trasferimento Tecnologico (1) Università ed EPR hanno un quadro regolamentare interno sulla materia della proprietà intellettuale e del trasferimento tecnologico. Negli istituti di ricerca vige una strategia di trasferimento di tecnologia e conoscenza secondo un modello in cui Istituto e imprese o altre istituzioni conducono azioni di ricerca collaborativa volte all’innovazione di prodotto tramite strumenti flessibili quali i consorzi, laboratori congiunti di sviluppo, attività in conto terzi ed eventualmente aziende di nuova creazione. Le azioni alla base della collaborazione riguardano principalmente la partecipazione ai programmi comunitari, nazionali e regionali di sostegno all’innovazione.

Il Trasferimento Tecnologico (2) In genere i regolamenti per il Trasferimento Tecnologico degli Enti che svolgono ricerca di base sono principalmente orientati alla valorizzazione delle conoscenze e, in ogni caso, contemplano : Trasferimento Tecnologico (Accordi di ricerca e collaborazione, etc.) Spin-off (Company) Conto terzi Brevetti

Contratti di collaborazione e ricerca Consorzi – Città Ricerche : nascono con l’esigenza di attivare TT e includono Università, Enti di Ricerca e Industria locale, sono collaborazioni stabili ed hanno lunga durata. Si possono considerare degli stack-holder. – Altro Associazioni Temporanee di Scopo Sono dei contenitori per il TT, spesso finanziate dalle Regioni, sono collaborazioni temporalmente a termine. Industrie – Di recente l’INFN ha stipulato delle convenzioni quadro con alcune imprese con le quali ha un rapporto di collaborazione per R&D da lungo tempo, al fine di stabilire un framework nel quale svolgere ricerca collaborativa ed eventualmente cofinanziare borse di studio ai giovani. I singoli progetti si realizzano come accordi attuativi che specificano i termini della collaborazione (scientifica, tecnologica, finanziaria, risorse umane).

Master

Assegni di ricerca presso le industrie Nell’ambito del Trasferimento Tecnologico INFN si sono attivati assegni di ricerca, parzialmente cofinanziati dall’industria, destinati alla valorizzazione in ambito produttivo delle conoscenze, delle metodologie e delle tecnologie legate alle attività di ricerca dell'INFN nei settori delle tecnologie informatiche (ICT), della sensoristica, dell’ elettronica, della meccanica e dell’impiantistica, dell’ analisi e qualifica dei materiali. L’iniziativa, che coniuga trasferimento tecnologico e placement, ha incontrato un notevole interesse da parte del mondo industriale. Sono 116 infatti le industrie, di differenti settori e Regioni, che hanno risposto alla call dell’Istituto e tra queste figurano vere e proprie eccellenze nazionali (Ferrari, Ducati Corse, IBA, Ansaldo Nucleare, Telespazio, Alenia Areounatica, Centro Ricerche FIAT, OCEM, Magneti Marelli, Ansaldo Sistemi Industriali, etc.), a testimonianza delle capacità di innovazione tecnologica, nonché formativa, dell’Istituto.

MAROTTA A.T. S.R.L.  Produzione di componentistica meccanica di alta precisione ANGELANTONI INDUSTRIE S.P.A.  Settore della refrigerazione per uso industriale WISERPOWER S.R.L.  Microgeneratori di energia elettrica per dispositivi elettronici mobili LOGITAL DIGITAL MEDIA S.R.L.  Consulenza informatica (Servizi Internet) ESTECO S.R.L.  Tecnologie e sistemi sw applicati alla progettazione industriale.

Dimensione e caratteristiche della collaborazione con l’industria Indagine sulle imprese che hanno avuto rapporti di diverso tipo con noi (forniture, commesse, sviluppo) divise per area geografica (nord, centro, sud e isole). Valutazione dell' impatto socio-economico di queste interazioni con l'industria italiana. Approfondimento sui contratti di collaborazione e ricerca. Indagine sul futuro dei nostri laureati soprattutto in riferimento all'assorbimento nell'industria nazionale.

Modello di Interazione (1) In base alla natura del prodotto fornito ci sono due tipologie di interazione: 1.Acquisizione di un bene o un servizio disponibile in catalogo, selezionato sulla base della migliore offerta: Acquisizione di un bene o di un servizio privi di un qualche contenuto di alta tecnologia. Questo tipo di rapporto verrà qualificato come fornitura low tech. Acquisizione di un bene o di un servizio caratterizzati da contenuto di alta tecnologia. Questo tipo di rapporto verrà qualificato come fornitura high tech.

Modello di Interazione (2) 2.Richiesta di un prodotto innovativo: Le specifiche del prodotto rientrano nelle capacità tecniche dell’azienda che e’ responsabile sia della progettazione che dell’esecuzione del progetto. Il prodotto finale, pur non essendo in catalogo, costituisce una applicazione innovativa del Know How dell’azienda stessa: commessa. Le caratteristiche del prodotto non rientrano completamente nelle conoscenze tecniche dell’azienda e la fase di ricerca e sviluppo (R&D) viene svolta in collaborazione con i ricercatori dell’INFN, mentre l’azienda e’ completamente responsabile delle fasi produttive: sviluppo.

Servizi R&D Ricerca di base Modello di Interazione Prototipi Applicativi Prototipi Fornitura Commessa Sviluppo Spin-Off Industria Trasferimento di Know How e Formazione Miglioramento della Qualita ’ Produttiva Alto livello di Servizio Maggiore Competitivita ’ Ampliamento del Mercato Nuove Assunzioni Nuovi Prodotti G. Salina, INFN Roma2

 creazione di un nuovo prodotto  trasferimento di informazioni tecnico-scientifiche avanzate  introduzione di nuove metodologie di progettazione  utilizzazione di apparecchiature avanzate di misura INFN Modello di Interazione:Sviluppo  Definizione delle specifiche del prodotto  Ricerca applicata alla soluzione dei problemi specifici del prodotto  Progettazione generale  Progetto esecutivo  Realizzazione del prototipo  Test del prototipo ed aggiornamento del progetto esecutivo  Produzione di serie  Test e collaudo  Installazione. Coinvolgimento di ricercatori dell’INFN, (fase di progettazione, sviluppo e collaudo) La realizzazione di un’apparecchiatura innovativa deve seguire alcune fasi: Modalità di trasferimento tecnologico all’impresa

Analisi macro-economica, mediante il Modello Input/Output, dell’impatto della attività dell’INFN in termini di incremento dei livelli di produzione interna e incremento dell’occupazione. Analisi semi-quantitativa dell’impatto dell’INFN sulle capacità di progettazione, della competività e della dinamica sui propri mercati delle industrie italiane. Trasferimento di Know-How.

Distribuzione Geografica delle Ditte Macro-Regione AziendeSedi INFN Numero% % Nord Centro Sud Isole TOTALE Tabella 1. Distribuzione territoriale delle ditte e delle stritture INFN. Macro-Regione Fornitura Forn. High Tech CommessaSviluppo #%#%#%#% Nord Centro Sud Isole TOTALE Tabella 2. Distribuzione territoriale delle Aziende in base alla tipologia di rapporto. Figura 1. Distribuzione territoriale del fatturato delle Aziende dovuto all’ INFN.

Distribuzione Geografica: Flussi Frazione degli investimenti della sede nella stessa macro-regione di appartenenza. Investimenti INFN fortemente localizzati, anche nel caso di sviluppo. Si Investe e si interagisce con ditte “ vicine ”. Predominanza del nord.

Distribuzione della percentuale di risposte positive della ricaduta sulle capacita’di penetrazione del mercato in base alla tipologia di rapporto. Distribuzione della percentuale di risposte positive sulla penetrazione in nuovi mercati in base alla tipologia di rapporto. Distribuzione percentuale delle risposte sulle Capacità di Progetto e di Produzione per le imprese nella categoria Sviluppo. Si vede come il 73% dell’Imprese con cui l’INFN ha un rapporto stretto di collaborazione per la produzione di apparecchiature innovative dichiarano una ricaduta sulle capacità di progetto e di produzione positiva. Tale percentuale per la categoria Commessa è del 56%, soprattutto per le capacità di produzione.

Si noti come il 68% delle assunzioni riguardi personale qualificato e che il 41% delle nuove assunzioni riguarda imprese che hanno uno stretto rapporto di collaborazione con l’INFN (Sviluppo) pur essendo queste 11 % del campione. Si sono creati circa 3 posti per Meuro (37 Meuro per il campione) Distribuzione delle nuove assunzioni e assunzioni high tech in base alla tipologia di rapporto.

In conclusione : Forte impatto territoriale. Interazione particolarmente incisiva nei confronti delle piccole e medie aziende. Impatto esercitato sulle aziende valutato in termini di crescita dell’azienda, sia nel numero di dipendenti, sia nella capacità di ampliare la propria gamma di prodotti, sia nella crescita della capacità di progetto e di produzione. Alcune aziende sono state create sulla base di rapporti continuativi con l’INFN (spin-off). Impatto macro-economico significativo con un consistente (percentualmente) investimento in settori innovativi.

Il futuro dei nostri giovani (laureati, dottorati e borsisti)  Placement : vivendo principalmente nei Dipartimenti universitari, il placement dei giovani laureati e dottorati viene lasciato nella maggior parte dei casi alle università.  Formazione specialistica tecnologica : l’INFN cofinanzia con università e altri enti di ricerca la formazione dei giovani su tematiche altamente specializzate dal punto di vista tecnologico (Master; Borse di studio biennali tecnologiche nei settori dell’ Informatica, Elettronica, Meccanica, Impiantistica e Trattamento dei materiali, Sicurezze); nell’ambito di specifici accordi e convenzioni bandisce borse di studio e assegni di ricerca con finanziamenti di enti locali su tematiche moderne e/o innovative direttamente fruibili dal punto di vista sociale.  Assegni di ricerca verso l’industria : filo diretto dell’Ente con le imprese nell’ambito del TT.

La tecnologia di frontiera

Il Bosone di Higgs ATLAS detector Dimensioni: lungo 46 m, alto 25 m e largo 25 m. Il rivelatore ATLAS è il più grande volume di rivelazione di particelle mai costruito. Peso: 7000 tons Disegno: barrel più end caps CMS detector Dimensioni: lungo 21 m, largo 15 m e alto 15 m. Peso: tons Disegno: barrel più end caps 34

LHC è un collisore p-p di energie nel c.m. dell’ordine del TeV, i protoni collidono nei punti dove sono istallati i grandi apparati sperimentali, in particolare ATLAS e CMS. Due fasci di protoni con un'energia di 450 GeV vengono immessi in LHC dal sistema di acceleratori usati in passato al CERN (PS, SPS, etc.) e sono poi accelerati fino a a qualche TeV (in futuro fino a 7 TeV). Per mantenere sulle traiettorie circolari prestabilite fasci di protoni di questa energia sono usati circa 9600 magneti di vario tipo e con diversa funzione. Tra questi ci sono 1238 grandi dipoli superconduttori, lunghi ognuno 15 m, con un campo magnetico di 8 Tesla e 392 quadrupoli lunghi 5-7 m. LHC Large Hadron Collider 35

L’Italia ha contribuito per circa il 15% della spesa per l’acceleratore, le industrie italiane hanno costruito numerose parti di LHC con tecnologie avanzate. Il ritorno in commesse per le industrie italiane è stato superiore a quanto investito. 36

Alcuni esempi di innovazione tecnologica nati dalla ricerca di base con impatto in altri settori disciplinari e nella società Gli acceleratori di particelle e i rivelatori per la fisica nucleare e subnucleare utilizzati per la diagnostica medica e la cura del cancro, ma anche per l’ambiente, i beni culturali, l’industria. Il calcolo avanzato e lo sviluppo software per l’analisi dati della fisica delle particelle in aiuto alle altre Scienze e anche alla PA. Le Reti per l’Università e la Ricerca per potenziare il Sud e mettere in rete le Scuole.

Acceleratori e Rivelatori Uno dei trasferimenti di conoscenza più visibili e soprattutto utili alla società avviene tra la fisica degli acceleratori, le tecniche di rivelazione e la medicina. Quasi tutte le tecniche avanzate (Raggi X, NMR, PET, TAC, etc.) con le quali negli ospedali si fa diagnostica medica provengono dalla fisica delle alte energie, certamente sviluppate per altri scopi. Passando dalla diagnosi alla cura, si può affermare che oggi esistono circa piccoli acceleratori di particelle dedicati alla cura dei tumori e un numero infinito di apparati di diagnostica medica in grado di rivelare l’insorgenza di malattie gravi anche sul nascere data l’eccezionale risoluzione spaziale che si riesce a raggiungere.

Datazioni Radiocarbonio (AMS) Termolumninescenza (TL/OSL) Analisi elementali e/o composizionali sia in laboratorio che in situ (µ)XRF/(µ)XRD (µ)Raman Spettrofotometria Analisi con acceleratore Pixe/Pige/BS/RBS Ionoluminescenza Imaging Tomografico Indagini microtomografiche in laboratorio con risoluzione spaziale massima dell’ordine di 10  m e indagini tomografiche, sia in laboratorio che in situ, con raggi X di energia massima 200 keV Tecnologie per i Beni Culturali

GRID : la rete delle reti

MCloud: infrastruttura per “l’Agenda Digitale Marche” (ADM) VIEW Intende fornire un’infrastruttura moderna digitale per servizi ai cittadini, alle imprese e alle istituzioni.

MCLOUD : FEDERATED MODEL OF CLOUD FOR THE PROVISION OF SERVICES MCLOUD : MODELLO FEDERATO DI CLOUD PER L’EROGAZIONE DI SERVIZI Programma di formazione che ha coinvolto le PA dei Comuni e decine di imprese marchigiane, dando un grosso slancio al settore ICT per aderire al nuovo schema di digitalizzazione della Regione.

Conclusioni Il rapporto tra l’INFN e le imprese evidenzia quanto sia vitale per il progresso tecnologico una collaborazione tra il mondo della ricerca e quello industriale. L’INFN ha svolto un ruolo di stimolo e di sviluppo, anche occupazionale, prevalentemente verso le piccole e medie imprese, favorendo la nascita e l’affermazione di importanti aziende. Il suo impatto sulla grande industria è stato certamente marginale da un punto di vista finanziario, ma ha promosso ed attivato linee di produzione che hanno contribuito sensibilmente al suo arricchimento tecnologico. Abbiamo le capacità e gli strumenti per attuare il Trasferimento Tecnologico inteso soprattutto come “valorizzazione delle conoscenze”, siamo molto favorevoli e disponibili a collaborazioni con il territorio. Ma…..

Migliorie desiderabili Un sistema di interfacciamento alle Imprese che abbia una valenza nazionale, sia aggiornato, che abbia disponibili in tempo reale le certificazioni che servono per espletare gare e stipulare contratti, che elenchi competenze e performance in modo da poter facilitare le pre- qualifiche, le scelte e le implementazioni delle procedure contrattuali. Gli enti di ricerca e le università fanno molta fatica a costruirsi la propria interfaccia che ogni volta sarà inevitabilmente diversa dalle altre, con percorsi complessi tra associazioni d’impresa e camere di commercio. La soluzione è un coordinamento MIUR-MISE ? Forse…..

CERN ESRF ESS ILO