Between Heritage and Technology: The Use of Artificial Intelligence in Climate Modeling to Support the Sustainability of Cultural Tourism at Archaeological Sites

Nel cuore della storica Il Cairo, dove il sole batte sulle pietre antiche e l'aria brilla per il calore, si sta consumando una silenziosa lotta tra due bisogni vitali: preservare il passato e accogliere il presente. Per secoli, i grandi monumenti del mondo islamico sono rimasti testimonianze dell'ingegno umano, progettati con mura spesse e cortili aperti che raffreddavano naturalmente l'aria molto prima dell'esistenza dell'elettricità. Oggi, tuttavia, questi stessi siti affrontano una nuova sfida. Mentre le temperature globali aumentano e arrivano sempre più visitatori, il delicato equilibrio del microclima interno sta cambiando. Un calore eccessivo può danneggiare reperti fragili e allontanare i turisti, mentre i sistemi di condizionamento meccanico utilizzati per risolvere il problema possono distruggere la stessa storia che dovrebbero proteggere. La soluzione non risiede nello scegliere tra vecchio e nuovo, ma nel trovare un modo per farli lavorare insieme. Questo è il campo della gestione del microclima, un ambito dedicato a comprendere i modelli meteorologici specifici all'interno e intorno agli edifici, ed è qui che emerge un nuovo strumento: l'intelligenza artificiale. Insegnando ai computer a imparare dal comportamento del passato, i ricercatori stanno scoprendo come rendere i luoghi storici confortevoli per le persone moderne senza alterare una singola pietra.

Una ricercatrice guidata da Huda Al Baz presso l'Università Horus in Egitto ha applicato questo pensiero a uno dei monumenti più significativi del Cairo, il Complesso del Sultano Qalawun. Costruito nel XIII secolo, questo vasto sito comprende una scuola, un ospedale e un mausoleo, tutti centrati attorno a un bellissimo cortile aperto. Il complesso è un capolavoro dell'architettura mamelucca, ma il suo design aperto, che un tempo permetteva alle brezze fresche di fluire, ora lotta contro l'intenso calore estivo e le folle di migliaia di visitatori. La ricercatrice voleva sapere se fosse possibile utilizzare la tecnologia moderna per migliorare il comfort di questi spazi senza compromettere la loro integrità storica. Si sono posti l'obiettivo di creare un gemello digitale del sito, un preciso modello informatico tridimensionale capace di mimare il comportamento reale di vento, sole e calore. Invece di affidarsi esclusivamente alle simulazioni informatiche tradizionali, lente e che richiedono giorni per essere eseguite, hanno introdotto uno strato di intelligenza artificiale per accelerare il processo e trovare le soluzioni migliori più rapidamente.

La ricercatrice ha iniziato raccogliendo dati dal mondo reale. Ha posizionato dei sensori nel cortile della scuola e nelle aree circostanti per misurare i livelli effettivi di temperatura e umidità durante l'intera giornata. Ha inoltre analizzato i modelli di occupazione, utilizzandoli come variabili per modellare come la presenza umana possa influenzare l'aria, sapendo che il comportamento dei visitatori non è stato misurato direttamente nello studio attuale ed è pertanto considerato un risultato previsto. Con questi dati di base in mano, ha costruito un modello digitale dettagliato del complesso, catturando la forma delle pareti, la posizione delle finestre e la trama della pietra. Ha poi utilizzato un programma di simulazione ambientale specializzato per eseguire migliaia di scenari, testando come diversi fattori, quali la ventilazione naturale, il posizionamento degli alberi e l'aggiunta di ombreggiature temporanee, influenzassero la temperatura dell'aria. Per dare senso a questa enorme quantità di dati, hanno addestrato algoritmi di apprendimento automatico affinché agissero da scorciatoia. Questi algoritmi hanno appreso i modelli dalle simulazioni lente e dettagliate e potevano quindi prevedere l'esito di nuove idee progettuali in pochi secondi anziché in ore.

I risultati di questo esperimento digitale sono stati sorprendenti. La ricercatrice ha scoperto che era possibile migliorare significativamente il comfort termico del sito semplicemente regolando il modo in cui l'aria si muoveva attraverso lo spazio e aggiungendo elementi temporanei e reversibili. Ha scoperto che il posizionamento strategico di strutture di ombreggiamento in tessuto temporaneo poteva bloccare il sole intenso di mezzogiorno prima che colpisse i pavimenti e le pareti di pietra, mentre la vegetazione posizionata con cura aiutava a raffreddare l'aria attraverso l'evaporazione. Ottimizzando il modo in cui le finestre e le aperture venivano utilizzate per catturare il vento, è stato possibile creare brezze naturali che portassero via il calore dai visitatori. Lo studio ha dimostrato che queste strategie passive potevano ridurre in modo sostanziale il numero di ore in cui i visitatori percepivano un caldo scomodo, portando l'ambiente più vicino a uno stato neutro e piacevole. Fondamentalmente, tutte queste modifiche sono state progettate per essere temporanee e non invasive, il che significa che potevano essere rimosse in qualsiasi momento senza lasciare traccia sulla struttura storica dell'edificio.

Uno dei risultati più significativi è stato la velocità ed l'efficienza del nuovo metodo. Utilizzando l'intelligenza artificiale per guidare la simulazione, la ricercatrice è stata in grado di ridurre il tempo computazionale necessario per analizzare questi scenari di circa il quaranta per cento rispetto ai metodi tradizionali. Questa efficienza è vitale per i gestori del patrimonio che devono prendere decisioni rapide e informate su come curare i propri siti. Lo studio ha confermato che i modelli informatici erano altamente accurati, corrispondendo ai dati dei sensori del mondo reale con un alto grado di precisionzza. Questa validazione ha dato alla ricercatrice la fiducia che le sue previsioni digitali sarebbero state vere nel mondo fisico. Ha scoperto che il miglior approccio era una combinazione di misure: utilizzare le ombre profonde delle pareti del cortile, aggiungere ombre temporanee dove il sole era più intenso e garantire che l'aria potesse fluire liberamente attraverso i corridoi. Questi interventi non richiedevano l'abbattimento di mura o l'installazione di macchinari pesanti; erano aggiustamenti sottili che rispettavano il design originale pur adattandolo a un futuro più caldo e affollato.

Le implicazioni di questo lavoro vanno ben oltre una singola scuola al Cairo. La ricercatrice ha sviluppato un quadro digitale che può essere applicato ad altri siti storici in climi caldi e secchi, dai deserti del Medio Oriente alle antiche città del Mediterraneo. Dimostrando che l'intelligenza artificiale può aiutare a bilanciare le necessità di conservazione con le richieste del turismo, lo studio offre una nuova strada per la protezione del nostro patrimonio condiviso. Suggerisce che non dobbiamo scegliere tra mantenere un sito come un museo congelato o trasformarlo in un'attrazione moderna. Al contrario, con gli strumenti giusti, possiamo creare ambienti in cui i visitatori si sentano abbastanza a proprio agio da sostare più a lungo e imparare di più, mentre le pietre antiche rimangono al sicuro e indisturbate. Il successo del progetto del Sultano Qalawun dimostra che il futuro della gestione del patrimonio risiede in questa silenziosa collaborazione tra la saggezza del passato e l'intelligenza del presente, garantendo che questi magnifici luoghi possano continuare a prosperare per le generazioni a venire.