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The role of data in the evolution of geotechnical design

Uzielli Marco
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2024
Numero:
2
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 2/2024
DOI:
10.19199/2024.2.0557-1405.022

Il ruolo dei dati nell’evoluzione della progettazione geotecnica

Analogamente a tutte le discipline ingegneristiche, sebbene forse con maggiori difficoltà a causa dell’esposizione diretta alla complessità dell’ambiente naturale, l’ingegneria geotecnica è mossa dalla transizione paradigmatica verso approcci dato-centrici e non deterministici, nei quali i dati vengono utilizzati per modellare, processare e comunicare esplicitamente le le rilevanti incertezze in esso presenti. I dati svolgono infatti – o dovrebbero svolgere – un ruolo essenziale per consentire agli ingegneri di riconoscere, modellare e comunicare l’incertezza, consentendo la corretta applicazione Normative progettuali quali gli Eurocodici. Tuttavia, la sinergia tra ingegneri e dati è raramente valorizzata. Perché? In che modo la comunità geotecnica potrebbe sfruttare in misura maggiore il potenziale dei dati? Il presente contributo affronta tali interrogativi offrendo una panoramica sul ruolo attuale e futuro dei dati nell’evoluzione della progettazione geotecnica. Si svolge una disamina di approcci normativi geotecnici attualmente rilevanti a livello internazionale, con particolare riferimento all’Eucocodice 7, dal punto di vista del loro approccio concettuale e operativo nei confronti dell’incertezza e dell’utilizzo dei dati. Alcuni tratti endogeni “oggettivi” e molte percezioni esogene “intersoggettive”, che ostacolano la piena fruizione dei dati geotecnici, sono esaminati alla luce delle specificità di questi ultimi. Con spirito razionalmente ottimista, indotto dalla disponibilità di risultati di ricerca scientifica e di implementazione normativa, si illustrano esempi di applicazione virtuosa di metodi statistici e probabilistici frequentisti e Bayesiani per l’interpretazione dei dati geotecnici finalizzata alla modellazione quantitativa dell’incertezza, approfondendo in particolare alcuni dei principali vantaggi e meriti degli approcci Bayesiani ed evidenziandone l’adeguatezza per la disciplina geotecnica. Si ipotizzano poi future traiettorie normative, nelle quali i dati, acquisiti ed elaborati congiuntamente da esseri umani (dotati di coscienza e senso etico) e da algoritmi (privi di coscienza ma dotati di intelligenza superiore), potranno assumere un ruolo sempre più centrale. Questo scenario, solo apparentemente distopico, viene inquadrato alla luce auspicabilmente rassicurante dell’antica e perdurante tendenza al sempre crescente ricorso ai dati che ha sinora caratterizzato l’evoluzione della conoscenza umana.

Like all engineering disciplines, albeit with perhaps greater difficulty due to the trade’s distinctive exposure to the complexity of the natural environment, geotechnical engineering is experiencing a continuous shift in paradigm towards data-centric and nondeterministic approaches in which data is used to model, process, and report uncertainties explicitly. Data plays – or should play – an essential role in enabling engineers to acknowledge, model, and communicate uncertainty and in correctly applying prevalent current design codes such as the Eurocodes. However, the partnership between engineers and data is seldom exploited to its full potential. Why is this so? How could the geotechnical community accept and leverage data to its advantage? This paper provides an insight into such issues and into the current and possible future roles of data in the evolution of geotechnical design. Geotechnical codes which are currently relevant at international level, are examined in the perspective of their conceptual and operational approach towards uncertainty and data, with a specific focus on Eurocode 7. Objective endogenous features and inter-subjective exogenous perceptions, which hinder the full exploitation of the potential of geotechnical data, are presented in the light of the specificities of the latter. In a rationally optimistic spirit, induced by the availability of scientific research results and regulatory implementation, the paper presents selected examples of virtuous applications of statistical and probabilistic frequentist and Bayesian methods for the interpretation of geotechnical data aimed at quantitative uncertainty modeling. Salient benefits and merits of Bayesian approaches are further discussed, highlighting their appropriateness for the geotechnical discipline. The paper also speculates on future regulatory trajectories, in which data, jointly processed by conscientious and humans (endowed with conscience and ethical sense) and algorithms (lacking conscience but endowed with higher intelligence), may assume an increasingly central role. This apparently dystopic scenario, which may induce discomfort and skepticism in our current views of the world, is discussed and framed in the hopefully reassuring light of the continuous trend towards an increasingly data-centric disposition which has so far characterized the evolution of human knowledge.