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Datola, Giulia

Fuzzy Cognitive Maps : un approccio integrato per la valutazione di scenari di rigenerazione urbana.

Rel. Marta Carla Bottero, Roberto Monaco. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta', 2017

Abstract:

INTRODUZIONE

La presente tesi si pone come obiettivo la sperimentazione di un nuovo metodo per la valutazione di scenari di sviluppo alternativi, riferiti a differenti strategie di rigenerazione urbana, il punto di partenza della presente dissertazione è il considerare la rigenerazione urbana " nel suo vero significato, ovvero un fenomeno complesso, continuo, dinamico e strettamente legato al contesto di applicazione.

L'Intento è, quindi, quello di analizzare e approfondire i progetti riferiti al processi di rigenerazione urbana assumendoli come dei sistemi complessi e inserirli all'interno di un dibattito molto attuale, quello relativo alla necessità di valutare la rigenerazione urbana come processo continuo, complesso e dinamico, determinando quindi l'esigenza di valutare i progetti e gli scenari alternativi sulla base del loro possibili effetti, sulla loro efficacia e stabilità.

Il lavoro di tesi si basa, quindi, sul considerare e analizzare un progetto come un sistema complesso e multidimensionale, ovvero come un sistema caratterizzato da diversi elementi, che interagiscono tra di loro in maniera non lineare con delle relazioni di causa - effetto. All'interno di un progetto quindi ci sono diverse dimensioni che devono essere indagate, per esempio: Il contenimento del consumo di risorse, la valorizzazione del patrimonio culturale, la massimizza-zione dei benefici sociali, la minimizzazione dei costi di Intervento. Il progetto, inoltre, non è solo caratterizzato da diverse dimensioni, ma include anche diversi portatori di Interesse che hanno diversi obiettivi nei confronti del progetto e talvolta possono essere tra loro conflittuali.

Fatte tali considerazioni sul contesto generale di applicazione è evidente che si rende necessario un metodo che sia in grado di indagare la rigenerazione urbana e i progetti, che le fanno riferimento, come sistemi complessi, tenendo conto di tutte le sue componenti soprattutto delle relazioni causa - effetto che intercorrono tra le stesse. Quindi, quello che è necessario fare è modellizzare il funzionamento del progetto, rappresentando e tenendo conto delle sue diverse componenti e soprattutto delle relazioni che intercorrono tra queste.

Sulla base di queste riflessioni, la presente tesi propone e sperimenta un approccio integrato, a supporto della valutazione di strategie alternative di rigenerazione urbana.

Il metodo proposto è un approccio integrato multicriterio "MCDA - FCMs" e rappresenta un tentativo di dare una prima risposta, seppur parziale, a tutte quelle esigenze sopracitate. L'approccio proposto si fonda sull'unione delle potenzialità di entrambe le tecniche.

Le MCDA, all'interno dell'approccio integrato proposto, sono utilizzate per indagare la rigenerazione urbana e i suoi progetti come sistemi complessi, multidisciplinari e multi obiettivo,

attraverso il supporto dell'albero dei valori, il cui utilizzo permette di identificare i diversi criteri e obiettivi in gioco.

La tecnica delle Fuzzy Cognitive Maps (FCMs) viene, invece, impiegata, in una prima fase per mappare/modellizzare il funzionamento del sistema che si sta esaminando, quindi un progetto dì rigenerazione urbana, sulla base delle relazioni causa - effetto che Intercorrono tra le sue componenti, legate al contesto di applicazione. In una seconda fase è utilizzata, invece, per simulare il comportamento dinamico, mostrando, quindi, come si può evolvere nel tempo ciascuna delle diverse alternative, grazie al supporto del metodo matematico di riferimento. Per quanto riguarda, invece, l'analisi e l'interpretazione della simulazione del comportamento dinamico si fa riferimento ad un'analisi complementare, ovvero si utilizza, a supporto della valutazione, il concetto di resilienza, nella sua accezione di adattabilità

Questo approccio integrato, nella presente tesi verrà sperimentato, attraverso una sua prima applicazione ad un caso studio reale, il programma Col legno Rigenera", per la valutazione di diverse strategie progettuali, sviluppate dagli studenti dell'Unità di Progetto Architettura ed Economia Urbana, svoltosi nel secondo semestre dell'a.a 2015/2016.

La decisione di applicare questo approccio integrato ad un caso studio reale, nasce dalla volontà di verificare sul campo le potenzialità del metodo, descritte nella teoria, evidenziare le sue criticità e per verificarne l'efficacia, in vista di approfondi-menti e possibili utilizzi futuri.

Attraverso questa sperimentazione si potrà, Infatti, verificare la potenzialità dell'utilizzo di questo metodo come strumento a supporto del processo decisionale, in grado di valutare i diversi scenari sulla base del loro sviluppo ed effetti a lungo termine, ponendo quindi l'attenzione non solo sul loro punteggio finale, sulle quantità del singolo progetto e sulle preferenze dei decisori.

Il lavoro di tesi è stato sviluppato sulla base dì questi presupposti. Considerata la complessità e la vastità delle tematiche affrontate, si è scelto di organizzare la tesi in tre parti, in modo da poter trattare gli argomenti In modo sequenziale, al fine di renderne più facile la comprensione.

La prima parte è del tutto teorica ed è dedicata alla descrizione e approfondimento del contesto di generale di applicazione e sperimentazione, seguito dalla presente tesi. È a sua volta divisi in due capitoli.

Il Capitolo 1 è Interamente dedicato alla trattazione dell'argomento della rigenerazione urbana. Questo capitolo si pone come obiettivo quello di trattare le problematiche relative alla banalizzazione del suo significato, fornendo diverse sue definizioni, in modo da arrivare a considerarlo nella sua vera natura, ovvero un fenomeno complesso, dinamico, continuo, a lungo termine e multidisciplinare. Lo scopo principale di questo capitolo, oltre a trattare la rigenerazione urbana, secondo la sua vera essenza, è quello di gettare le basi e le premesse che giustifichino l'utilizzo di un approccio integrato come quello proposto nella tesi.

Il Capitolo 2 è dedicato alla trattazione della panoramica sulla casistica e sui metodi multi- criteri che possono essere utilizzati a supporto della valutazione di strategie alternative di rigenerazione urbana. All'interno del capitolo viene sottolineata la capacità di queste tecniche di tenere In considerazione la complessità e multidimensionalità di progetti di questo tipo, caratterizzati da una molteplicità di obiettivi e criteri, spesso conflittuali tra loro.

Oltre alla trattazione delle analisi multicriterio, nel capitolo 2 viene fatto un breve appunto sul concetto di sostenibilità e di sviluppo sostenibile.

Si evidenzia, inoltre, come attraverso il supporto di questo concetto si possa tenere conto della complessità del progetti di rigenerazione urbana, ma come allo stesso tempo uno "sviluppo sostenibile" sia difficile da valutare.

La seconda parte è, anch'essa, una parte interamente teorica e totalmente dedicata alla presentazione e descrizione del metodo Fuzzy Cognitive Maps e all'esposizione e spiegazione dell'approccio Integrato "MCDA - FCMs" Questa parte può, quindi, essere considerata la parte teorica principale della presente tesi, in quanto espone il metodo proposto.

La seconda parte è divisa a sua volta In due capitoli.

Il Capitolo 3 è interamente dedicato alla trattazione e spiegazione delle Fuzzy Cognitive Maps, dalle loro origini, ai loro campi di applicazione, alle loro caratteristiche applicative, e alla loro evoluzione. Uno degli aspetti, di questa tecnica, che viene trattato con cura è il metodo matematico, In quanto è proprio grazie al supporto dello stesso che le Fuzzy Cognitive Maps sono In grado di simulare il comportamento dinamico del sistema che si sta analizzando.

Il Capitolo 4 è dedicato alla presentazione e alla trattazione dell'approccio integrato MCDA - FCMs. In questo capitolo vengono descritte le premesse e le ragioni che hanno portato alla proposta di un approccio integrato. A supporto di questo metodo, viene, infatti, fatta una breve analisi di quelle che possono essere considerate le "debolezze" delle tecniche multicriterio, ovvero la loro incapacità di prevedere gli effetti a lungo termine delle strategie analizzate. Viene, inoltre, trattata l'analisi complementare che sarà utilizzata per la valutazione delle alternative, ovvero il concetto di resilienza. Per questo concetto viene fatto un breve excursus sulle sue molteplici definizioni, sul suo rapporto con la città, con il concetto di sostenibilità e sulla base delle diverse considerazioni viene definita quale sua accezione utilizzare per la rigenerazione urbana e, infine, descritto l'approccio utilizzato nella presente tesi.

La terza e ultima parte è quella applicativa, tratta l'applicazione dell'approccio integrato al programma "Collegno Rigenera" per la valutazione di sei strategie alternative di rigenerazione urbana, sviluppate dagli studenti dell'Unità di Progetto ed Economia Urbana del secondo semestre del Corso di Laurea in Architettura Costruzione Città, nel corso dell'a.a 2015/2016.

Questa parte essendo la più corposa si compone di quattro capitoli:

Il Capitolo 5 è interamente dedicato alla descrizione del programma "Collegno Rigenera", alla trattazione dei suoi obiettivi e delle ragioni che hanno spinto l'amministrazione stessa a proporlo. La decisione di dedicare un intero capitolo alla presentazione del caso studio è dettata dalla natura stessa della rigenerazione urbana, ovvero un processo strettamente legato al contesto di applicazione che nasce per rispondere a delle esigenze di un determinato territorio.

Il Capitolo 6 tratta la strutturazione modello di valutazione. In un processo articolato come quello della rigenerazione urbana è molto Importante determinare le strategie che si potrebbero utilizzare, partendo dall'analisi dei punti di forza e di debolezza del territorio. Inoltre, dato che la rigenerazione è caratterizzata da numerose interrelazioni tra il pubblico e il privato, è fonda- mentale mappare i soggetti che prenderanno parte all'intervento, per questo è stata svolta la Social Network Analysis e la strutturazione dell'albero dei valori al fine di identificare i diversi criteri, sulla base dei quali saranno valutate le diverse alternative.

Il Capitolo 7 è dedicato alla presentazione e descrizione delle sei alternative progettuali. Per ciascuna verrà fatta una breve descrizione degli obiettivi alla base della strategia stessa, e evidenziate le quantità di ciascun progetto, attraverso la matrice di performance. La parte saliente di questo capitolo è la traduzione della stessa matrice di performance nel vettore di stato di ciascun progetto.

Il Capitolo 8 tratta la valutazione delle strategie alternative attraverso la simulazione di scenario. In questo capitolo viene descritto, nei diversi passaggi, l'approccio che è stato utilizzato per la valutazione delle alternative.

Nella prima parte viene descritta la "fase di preparazione" alla valutazione, ovvero la scelta del pannello degli esperti, la loro intervista e la costruzione delle diverse FCMs Nella seconda parte, invece, viene trattata la simulazione di scenari, la loro interpretazione e valutazione sulla base dei criteri di resilienza, stabilità e vulnerabilità, al fine di definire la strategia vincente.

L'ultima parte è dedicata alle conclusioni, nel la quale viene fatto un riepilogo degli obiettivi del lavoro di tesi, confrontandoli con i risultati ottenuti dalla sperimentazione, evidenziando in questo modo le reali potenzialità del metodo integrato proposto, sue criticità e le migliorie che potrebbero essere attuate nel caso ci fosse la possibilità di continuare la ricerca in questo campo.

Parole chiave

Fuzzy Cognitive Maps, Scenario, Dinamicità, Complessità, Incertezza, Causalità, Resilienza, Processo decisionale, Valutazione di alternative, Multicriteri

Relatori: Marta Carla Bottero, Roberto Monaco
Soggetti: A Architettura > AO Progettazione
U Urbanistica > UK Pianificazione urbana
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura costruzione citta'
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/5947
Capitoli:

INDICE

0.Introduzione

PARTE I: Identificazione del contesto di applicazione

1.La rigenerazione urbana

1.1.Il problema della rigenerazione urbana

1.2.Definire la rigenerazione urbana

1.3.La complessità dei sistemi urbani

1.4.Premesse per la sperimentazione dell'approccio integrato

2.Le analisi multicriteri per la valutazione della rigenerazione urbana

2.1.Analisi Multicriteri

2.1.1.Cenni storici

2.1.2.Definizione e background

2.1.3.Classificazione

2.1.4.Strutturazione dell'analisi multicriteri

2.2.Concetto di sostenibilità

2.2.1.Lo sviluppo sostenibile

2.2.2.La sostenibilità e complessità

2.2.3.Come indagare il concetto di sostenibilità

PARTE II: FUZZY COGNITIVE MAPS E LA RIGENERAZIONE URBANA

3.Definizione del metodo Fuzzy Cognitive Maps

3.1.Cognitive Maps

3.1.1.Definire le Cognitive Maps

3.1.2.Il concetto di causa

3.1.3.Il metodo matematico

3.2.Fuzzy Cognitive Maps

3.2.1.Definizione e background

3.2.2.Proprietà

3.2.3.Cognitive Network

3.2.4.La rappresentazione matematica

3.2.5.Il metodo matematico e la simulazione del comportamento dinamico

3.2.6.Un metodo per esperti

3.2.7.Applicazioni recenti

3.2.8.Conclusioni

4.Valutare la Rigenerazione Urbana: un approccio integrato per la valutazione di scenari alternativi

4.1.Un approccio integrato

4.1.1.Introduzione del metodo FCMs per la valutazione di progetti di rigenerazione

4.1.2.Osservazioni alle analisi multicriterio

4.2.L'approccio integrato MCDA + FCMs

4.2.1.Metodo di valutazione ex ante

4.3.Introduzione al concetto di Resilienza

4.3.1.Definizioni del concetto di resilienza

4.4.La città e la resilienza

4.4.1.Resilienza e sostenibilità

4.5.La rigenerazione urbana e la resilienza

4.5.1.Quale resilienza per la rigenerazione urbana?

4.5.2.L'approccio proposto

4.5.3.Perché usare il concetto di resilienza

PARTE III : Applicazione del metodo "MCDA - FCMs" al programma Collegno Rigenera per la valutazione di scenari alternativi

5.Collegno Rigenera: un nuovo piano per la riqualificazione p.

5.1.Il programma

5.1.1. Perché nasce il Programma Collegno Rigenera

5.1.2.Gli obiettivi del Programma

5.1.3.La delibera d'Indirizzi

6.Strutturazione del modello di valutazione per "Collegno Rigenera”

6.1.Analisi Swot

6.2.Analisi degli Stakeholders

6.2.1.L'analisi degli stakeholders e il contest urbano

6.2.2.Le risorse

6.2.3.Tipologie stakeholders

6.2.4.La social network analysis

6.2.5.Analisi degli Stakeholders: Collegno Rigenera

6.4.Albero dei Valori

6.4.1.Descrizione criteri

7.Le strategie progettuali per Collegno Rigenera

7.1.Distretto Culturale

7.2.Smart City

7.3.Start Up

7.4.City and Craft

7.5.Sharing City

7.6.Le nuove arterie verdi di Collegno

7.7.La matrice di performance e il vettore di stato

8.Valutazione scenari alternativi: MAVT - FCMs

8.1.Schema processo metodologico

8.2.Intervista esperti

8.2.1.Scelta del pannello di esperti

8.2.2.Fasi dell'intervista - Confronto con i casi studio

8.2.3.Metodo redazione FCMs

8.2.4.FCMs esperti

8.2.5.Questionario di feedback

8.2.6.Cognitive Network: confronto mappe individuali

8.2.7.Intervista e mappa congiunta

8.3.Simulazione e valutazione scenari

8.3.1.Processo iterativo

8.3.2.Funzione di soglia

8.3.3.Criteri valutazione scenari

8.3.4.Simulazione scenari, FCM Prof.re E. Piccoli

8.3.5.Simulazione scenari, FCM Dott.ssa E. Cimnagh

8.3.6.Simulazione scenari, FCM Prof.re M. Berta

8.3.7.Simulazione scenari, FCM congiunta

Conclusioni

Bibliografia

Allegati

Bibliografia:

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