Raspberry Shake - Un bel sismografo basato sul PI

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Raspberry Shake consente il monitoraggio degli impatti geologici e prodotti dall’uomo sulla Terra. Un successo globale per il Raspberry PI.

Raspberry Shake si è prefissata di realizzare un sismografo di livello professionale accessibile anche agli scienziati. Con migliaia di installazioni in tutto il mondo, il suo strumento altamente sensibile basato su Raspberry Pi sta alimentando la ricerca all’avanguardia.

Raspberry Shake è un sismografo sofisticato, ampiamente utilizzato oggi nella ricerca scientifica professionale e nei progetti di citizen science in cui affonda le sue radici. Progettato e realizzato dal fondatore Branden Christensen e da un team entusiasta di sismologi e geofisici di Panama, il suo primo utilizzo è stato la misurazione e il monitoraggio dei tremori sulle pendici del Volcán Barú, un vulcano alto 3474 metri che è la vetta più alta di Panama. Christensen progetta strumenti per misurare l’attività sismica dal 2011, basando i primi prototipi sul computer a scheda singola di Technologic. Tuttavia, il progetto che si è evoluto in Raspberry Shake necessitava di qualcosa di più snello e molto meno costoso per sviluppare un prodotto scalabile e conveniente.

La sfida

I primi prototipi erano basati sul computer a scheda singola di Technologic, uno dei pochi prodotti di questo tipo sul mercato all’epoca, ma Christensen e i suoi colleghi avevano bisogno di una scheda che si adattasse meglio ai loro requisiti tecnici e di costo.

Tra il 2012 e il 2016 si svolsero progetti sperimentali con una varietà di SBC e sismografi, e la prima campagna di crowdfunding dell’azienda fu lanciata con un diverso computer a scheda singola embedded, ma il Raspberry Pi aveva già iniziato a presentarsi come uno dei candidati hardware più promettenti.

La soluzione

Raspberry Shake ha testato diversi SBC, tra cui Beaglebone Black e l’originale Raspberry Pi 1 Modello B, utilizzando quest’ultimo con una connessione Ethernet per fornire un collegamento a una dashboard dati. “Abbiamo fatto i calcoli e abbiamo stabilito che potevamo usare questo computer meno costoso, quindi abbiamo costruito uno dei nostri primi sismografi di progettazione e produzione indipendente basato su Raspberry Pi 2B”. Raspberry Pi “era relativamente economico per le sue prestazioni”, mentre “in termini di progettazione e funzionamento del [sismo]grafo, i requisiti tecnici di CPU, RAM e spazio su disco rigido erano minimi”.

Riprogettando il loro sismografo attorno a Raspberry Pi e promuovendo l’hardware al suo interno tramite un rebranding, la campagna Kickstarter iniziale di Raspberry Shake si era prefissata l’obiettivo di attrarre poche decine di sostenitori, ma si è rapidamente conclusa con centinaia. Il progetto aveva trovato il favore dei citizen scientist desiderosi di contribuire alla raccolta di dati tramite crowdsourcing, rilevando e registrando i terremoti da casa utilizzando un sismografo di livello professionale.

Perché Raspberry PI?

Con l’intenzione di utilizzare il crowdfunding per lanciare il loro primo prodotto, Raspberry Shake sperava di ottenere il supporto dell’ampia e crescente comunità di persone che utilizzavano l’hardware Raspberry Pi. “Abbiamo scelto strategicamente il computer Raspberry Pi perché avevamo osservato tutto ciò che stava accadendo nel settore dei computer a scheda singola e avevamo visto che Raspberry Pi era ampiamente adottato”. Pensavano che creare una scheda sismografica collegabile a Raspberry Pi avrebbe significato che chiunque possedesse già un Raspberry Pi avrebbe potuto riutilizzarlo e usarlo per unirsi alla comunità di sismografi di Raspberry Shake.

Il progetto “ha davvero preso piede” nelle prime settimane della campagna, afferma Christensen. “Abbiamo raggiunto il nostro obiettivo di finanziamento… e poi lo abbiamo superato di gran lunga!”, ricorda, descrivendo la loro euforia quando hanno superato l’obiettivo iniziale di ben 14 volte.

Un successo inaspettato nella campagna di crowdfunding ha significato, ovviamente, che il team si è trovato ad affrontare molti più ordini di quanto previsto. Avendo precedentemente prodotto solo poche centinaia di sismografi in sei mesi, improvvisamente hanno dovuto reperire i componenti e produrne 800 in una volta sola. Anche l’infrastruttura poco sviluppata di Panama in termini di spedizioni internazionali rappresentava una sfida, dato che ora dovevano spedire in più di 70 paesi. Fortunatamente, il Ministero del Commercio di Panama è stato molto disponibile: “hanno creato un programma per consentirci di spedire a basso costo tramite il servizio postale panamense, dato che all’epoca non esistevano DHL o FedEx” e Raspberry Shake ha trovato alcuni partner di produzione estremamente affidabili con cui continua a collaborare, oltre ad aver instaurato un rapporto di collaborazione davvero proficuo con Raspberry Pi.

Christensen attribuisce parte dell’entusiasmo per il prodotto alla stretta collaborazione con Raspberry Pi e alla sua solida base di clienti nel Regno Unito. Oltre a fornire una preziosa visibilità iniziale al momento del lancio di Raspberry Shake, Raspberry Pi ci ha supportato quando Raspberry Shake ha dovuto affrontare alcune difficili problematiche di spedizione. “Nonostante tutti gli imprevisti, sono stati al nostro fianco, il che è stato davvero positivo. Ci hanno supportato e, nel giro di pochi mesi, abbiamo risolto tutti i problemi”.

Sei mesi dopo la campagna di crowdfunding, tutti i sostenitori avevano ricevuto i loro Shake e “c’era una rete di citizen science composta da 500-600 persone online che ci trasmetteva dati in tempo reale”.

I risultati

Una volta ricevuti i sismometri, i sostenitori li hanno rapidamente configurati e hanno condiviso i risultati online. Una deviazione accidentale dalle specifiche ha dato una spinta al coinvolgimento iniziale: il team è inizialmente rimasto perplesso nel trovare centinaia di segnalazioni di attività sismica dalla loro principale base clienti nel Regno Unito, data l’assenza di terremoti nel Paese. I dispositivi rilevavano “movimenti terrestri di magnitudo molto, molto bassa, che sarebbero dovuti a terremoti molto distanti, letteralmente dall’altra parte del mondo”. Ulteriori indagini hanno rivelato che un sensore di livello professionale, specificato per una versione di ricerca di Raspberry Shake progettata per il monitoraggio dei vulcani presso l’US Geological Survey, era stato accidentalmente incluso nel modello distribuito ai sostenitori del crowdfunding. L’inaspettata sensibilità dello strumento ha generato grande entusiasmo, con la maggior parte dei primi clienti che hanno scoperto di essere in grado di rilevare terremoti nonostante si trovassero a migliaia di chilometri da aree di significativa attività sismica.

Da quel momento in poi, Raspberry Shake ha iniziato a personalizzare il design per attrarre contemporaneamente geologi professionisti e privati interessati, continuando a utilizzare Raspberry Pi sia perché deteneva una quota di mercato sostanziale, sia perché si era affermato come un prodotto relativamente maturo. Un altro grande vantaggio è stata la sua ampia community, che ha funzionato molto bene per le ambizioni di adozione della community stessa di Raspberry Shake.

Sebbene esistano sismografi in grado di fornire letture a un costo inferiore, Raspberry Shake è un sismografo di livello professionale adatto all’uso da parte di geologi e, soprattutto, accessibile anche a una comunità numerosa e geograficamente estesa di citizen scientist, in contesti educativi e domestici. Le misurazioni raccolte dai dispositivi di questi ultimi costituiscono un ricco set di dati che si è dimostrato di immenso valore per i ricercatori professionisti delle scienze della terra.

La linea di prodotti Raspberry Shake comprende ora diversi modelli pensati per applicazioni e fasce di prezzo diverse, con dispositivi che monitorano in vari modi il movimento verticale, il movimento laterale e le perturbazioni acustiche atmosferiche e sotterranee; è disponibile anche un’app ShakeNet dedicata. Tutti gli strumenti inviano i dati a un servizio cloud e sono visualizzabili sul sito web di Raspberry Shake in base al tipo di evento, alla posizione, all’intensità e alla durata. Sono queste misurazioni, registrate dal Raspberry Shake Data Center, ad essere utilizzate dai sismologi di tutto il mondo per la ricerca scientifica e ampiamente citate in articoli e pubblicazioni accademiche.

I dati di Raspberry Shake hanno contribuito alla ricerca sul terremoto di Haiti del 2021, sui terremoti in Antartide e sul volume di traffico nelle aree densamente urbanizzate del Regno Unito, per citare solo tre delle numerose applicazioni. Più recentemente, la tecnologia è stata implementata insieme a un altro strumento basato su Raspberry Pi, un dispositivo timelapse 3D installato in aree instabili delle Alpi per rilevare i primi allarmi delle valanghe che sono costate la vita a numerosi sciatori negli ultimi anni.

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Luigi_Morelli

Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.