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Piattaforme di gestione documentale e blockchain
Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
2° CONFERENZA NAZIONALE iBIMi - Roma 9 Aprile 2019
2° CONFERENZA NAZIONALE iBIMi - Roma 9 Aprile 2018
1 OPEN BIM, OPEN MIND
Piattaforme di gestione documentale e blockchain
2° CONFERENZA NAZIONALE iBIMi - Roma 9 Aprile 2019
Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
OPEN BIM, OPEN MIND
Piattaforme di gestione documentale e blockchain
Michele Marchesi – Università degli Studi di Cagliari
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2 OPEN BIM, OPEN MIND
Piattaforme di gestione documentale e blockchain
Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
Michele Marchesi
Laureato a Genova in Ingegneria Elettronica nel 1975, ed in Matematica nel
1989, Michele Marchesi è Professore Ordinario presso il Dipartimento di
Matematica e Informatica dell’Università di Cagliari dove insegna Ingegneria
del Software e tecnologie Blockchain. Ha collaborazioni scientifiche e tecniche
con importanti gruppi di ricerca a livello internazionale, e con numerose
primarie industrie nazionali. È autore di oltre 300 pubblicazioni in sede
internazionale, tra cui oltre 80 su rivista. È autore e curatore di vari libri sulle
Metodologie Agili per la produzione del software pubblicati da Prentice-Hall,
Addison-Wesley e Springer.
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3 OPEN BIM, OPEN MIND
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Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
Ecosistema BIM e formati aperti
“use of shared digital representation of a built object (including buildings, bridges, roads, process plants, etc.) to facilitate design,
construction and operation processes to form a reliable basis for decisions”
La metodologia di lavoro sui cui si basa il BIM non può prescindere dall’utilizzo di strumenti software capaci di dialogare con tutti i
partecipanti al processo.
Nel mondo del software la capacità di dialogare si collega ai concetti di interoperabilità e di formati aperti.
Solo l’adozione e la diffusione di formati aperti (IFC) possono incentivare ed estendere la portata rivoluzionaria di questa
metodologia permettendo una completa gestione dell’intero ciclo di vita dell’oggetto costruito.
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4 OPEN BIM, OPEN MIND
Piattaforme di gestione documentale e blockchain
Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
I processi documentali
Se un documento è la “rappresentazione di atti, fatti o dati giuridicamente rilevanti”
allora i processi documentali sono alla base di qualunque attività e processo.
Il complesso di attività che sottendono al BIM non può prescindere da una sempre
più corretta ed estesa gestione documentale per perseguire i suoi obiettivi.
I processi documentali sono ormai ampiamente codificati sia dalla normativa che dalle best practices di natura gestionale e
tramite processi interoperabili possono essere resi disponibili al BIM e di conseguenza a tutti gli attori coinvolti.
L’introduzione sempre più pervasiva di tali processi rappresenta una delle principali opportunità di sviluppo del modello BIM per
perseguire efficacia ed efficienza.
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Principi di gestione documentale
Ma quali sono gli elementi chiave di una corretta gestione documentale?
● produzione
● ciclo approvativo
● sottoscrizione
● versioning
● protocollazione
● classificazione e fascicolazione
● ricerca
● divulgazione e comunicazione
● sicurezza
● archiviazione
● conservazione
Solo garantendo queste caratteristiche è possibile governare in maniera efficace ed efficiente tutti i documenti prodotti durante
l’intero ciclo di vita di un edificio.
L’obiettivo deve essere quello di creare un Fascicolo Unico dell’edificio che segua la sua rappresentazione BIM.
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6 OPEN BIM, OPEN MIND
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Blockchain: le basi matematiche e informatiche
● A fine anni 2000, un gruppo di hacker e crittografi si interrogarono su come creare una
moneta digitale senza un'autorità centrale:
● basata su Internet
● pubblica: chiunque può parteciparvi, non occorre nessun invito
● decentralizzata, deve funzionare anche in presenza di tentativi di frode: non richiede di dare fiducia ai partecipanti
● anonima (o pseudo-anonima)
● sicura: garanzia del possesso e impossibilità di duplicarla
● equa (distribuita gradualmente e senza preferenze)
● Le basi matematiche (crittografiche) sono:
● la crittografia asimmetrica
● le proprietà delle funzioni “hash”
● Le basi informatiche sono:
● la rete Internet
● l'architettura peer-to-peer
● il software open source
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Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
Quanto è facile violare la crittografia?
● Le varie blockchain usano tipicamente chiavi e impronte a 256 bit (circa 77 cifre decimali)
● L'unico modo noto per violarle è provare tutte le combinazioni possibili sino a trovare quella giusta
● In linea di principio, la crittografia assimmetrica potrebbe forse essere violata da computer quantistici. Tuttavia:
● Se fosse violata, cadrebbero tutte le applicazioni Internet in sicurezza (password, e-banking, firma digitale, ecc.)
● Esistono nuovi algoritmi quantum-resistant
● Violare la crittografia per tentativi:
● Poniamo di avere un sistema con 1000 CPU in ogni metro quadrato delle terre emerse (150 milioni di Km2), capaci
ciascuna di fare mille miliardi di tentativi al secondo.
● Il numero di computazioni pari all'età della terra (circa 10 miliardi di anni) richieste per provare tutti i numeri di 77 cifre è di
circa 10 seguito da 30 zeri!
● Se avessimo un tale sistema di calcolo per ogni stella di tutte le galassie conosciute (mille miliardi di galassie, ciascuna con
mille milardi di stelle), la probabilità di trovare la chiave in 10 miliardi di anni sarebbe ancora di circa uno su un milione!
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L’idea
● La moneta è una registrazione in un registro pubblico (Blockchain),
condiviso su Internet da migliaia di nodi e gestito in modo peer to peer
● Chiunque può collegarsi alla rete con un nuovo nodo
● Il software per farlo è open source
● I trasferimenti di moneta (transazioni) sono comunicati alla rete P2P
● Ogni trasferimento di moneta ha un indirizzo pubblico (derivato da una
chiave crittografica pubblica):
● tutti sanno quanta moneta è stata trasferita a un dato indirizzo
● Il proprietario, anonimo, possiede la chiave privata associata
● Solo usando tale chiave privata si può trasferire (una sola volta!) la moneta verso un altro indirizzo pubblico, in modo
irrevocabile
● Le transazioni sono validate, aggregate in blocchi e registrate nella Blockchain
● La Blockchain è struttura “append only”, composta da una sequenza di blocchi, in cui ogni blocco contiene l’impronta hash
del blocco precedente
● In tal modo, la modifica a un blocco provocherebbe la modifica a catena di tutti i blocchi successivi
● Ogni minuto, centinaia di transazioni sono create e inviate alla rete, per essere validate e inserite nella blockchain
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Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
Il problema del consenso e la “Proof of Work” (PoW)
● Ogni nodo può creare e trasmettere transazioni verso la rete dei nodi
● Occorre che qualcuno verifichi le transazioni, crei i nuovi blocchi e li inserisca nella blockchain
● I miner fanno questo lavoro di verifica e creazione di blocchi
● Chiunque può fare il miner
● Se il sistema permette a chiunque di collegarsi anonimamente, un attaccante potrebbe eseguire un “Sybil Attack” (dal libro
“Sybil”, sul disturbo dell’identità dissociativo):
● Genera molte identità differenti (anche migliaia o milioni)
● Le collega tutte alla rete e ne prende il controllo
● L’attacco Sybil si evita rendendo computazionalmente costoso (PoW) il lavoro di validazione dei blocchi
● tramite la risoluzione di un problema crittografico che richiede molti calcoli
● In tal modo, mentre i miner “onesti” spendono qualcosa ma hanno la prospettiva di guadagnare di più, un attacco massiccio
costerebbe troppo
● Sinora il sistema ha dimostrato di funzionare!
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I miner
● I miner gareggiano tra loro a risolvere un problema crittografico:
● L’hash dei blocchi deve essere un numero minore di una data soglia → un hash valido si trova
solo per tentativi
● Miliardi di miliardi di tentativi costano in hardware e in energia elettrica!
● Il primo miner che riesce a validare il blocco corrente, lo inserisce nella Blockchain e guadagna una quantità fissata di
criptovaluta, che si dimezza ogni quattro anni
● Tutti i nodi accettano il blocco validato, smettono di computare su di esso, e passano al blocco successivo
● In tal modo, si risolvono tre problemi:
● L’attacco Sybil
● La remunerazione del mining
● La messa graduale in circolazione di nuova valuta
● Il numero di nodi contenenti la blockchain e il lavoro necessario per produrre blocchi validi rendono assolutamente
garantito che ogni registrazione sulla blockchain non possa essere successivamente alterata!
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11 OPEN BIM, OPEN MINDPiattaforme di gestione documentale e blockchain
Michele Marchesi, Università degli Studi di Cagliari
La tecnologia Blockchain, o DLT
● Come visto, la blockchain è un registro pubblico di tutte le transazioni, reso immutabile usando le funzioni hash
● Non è soggetta a un'autorità centrale
● E' replicata su tutti i nodi di una rete P2P
● Riceve in continuazione nuove transazioni, validate tramite crittografia asimmetrica
● Gli utenti sono identificati da un address, a sua volta ricavato da una chiave pubblica, la cui chiave privata è posseduta
solo dall’utente ed è sicura
● La blockchain richiede un meccanismo di consenso per decidere quali transazioni e quali blocchi (insiemi di transazioni)
sono accettati
● Le transazioni sono irrevocabili
● E' in sostanza un meccanismo per ingenerare fiducia, senza dover dare fiducia a tutti i nodi, o a un gestore
centralizzato!
● E’ chiamata anche Registro Distribuito (DL, o Distributed Ledger)
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12 OPEN BIM, OPEN MINDPiattaforme di gestione documentale e blockchain
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Usi della Blockchain
● Uso principale attuale: gestione di criptovalute:
● la Blockchain assegna proprietà certa all’informazione, impedendo la copia
● Registrazione di informazioni immutabili e con data certa:
● tale informazione è limitata, ma può essere l'hash di un documento di dimensioni qualsiasi
● ...chiunque potrà poi accedere a questa informazione
● "ancoraggio" periodico di "sidechain" e di altri database
● Esecuzione di Smart Contracts, cioè programmi che girano sulla Blockchain e che possono automatizzare interazioni
contrattuali tra le parti:
● Gestione di token, che rappresentano valuta, titoli o oggetti fisici
● Interazioni finanziarie (derivati, trasferimenti internazionali, sconto fatture, fideiussioni, ecc.)
● Gestione di supply chain e tracciamento di beni di valore
● Catasto elettronico, e-voting, gestione di pratiche fiscali, ecc.
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13 OPEN BIM, OPEN MINDPiattaforme di gestione documentale e blockchain
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Blockchain – La situazione normativa
● Il Parlamento europeo nella Risoluzione del 3/10/2018 sulle tecnologie di registro distribuito e blockchain ha invitato la
Commissione a valutare l’argomento, nell’ottica di creare fiducia attraverso la disintermediazione
● Il recente “Decreto Semplificazioni” DL 135/2018, art. 8 ter, pubblicato in G.U. il 12/2/2019 dà esplicitamente valore legale
alle registrazioni su registri distribuiti e agli Smart Contract (SC):
● 1. Si definiscono "tecnologie basate su registri distribuiti" le tecnologie e i protocolli informatici che usano un registro
condiviso, distribuito, replicabile, accessibile simultaneamente, architetturalmente decentralizzato su basi crittografiche, tali
da consentire la registrazione, la convalida, l'aggiornamento e l'archiviazione di dati sia in chiaro che ulteriormente protetti
da crittografia verificabili da ciascun partecipante, non alterabili e non modificabili.
● 2. Si definisce "smart contract" un programma per elaboratore che opera su tecnologie basate su registri distribuiti e la cui
esecuzione vincola automaticamente due o piu' parti sulla base di effetti predefiniti dalle stesse. Gli smart contract
soddisfano il requisito della forma scritta previa identificazione informatica delle parti interessate, attraverso un
processo avente i requisiti fissati dall'Agenzia per l'Italia digitale con linee guida da adottare entro 90 giorni dalla data di
entrata in vigore della legge di conversione del presente decreto.
● 3. La memorizzazione di un documento informatico attraverso l'uso di tecnologie basate su registri distribuiti produce gli
effetti giuridici della validazione temporale elettronica di cui all'articolo 41 del regolamento (UE) n. 910/2014 del
Parlamento europeo e del Consiglio, del 23 luglio 2014.
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La Blockchain come notaio
● In quasi tutte le Blockchain, è possibile registrare informazioni generiche (sequenze di bit)
● Una volta accettata in un blocco, l’informazione resta nella Blockchain, per sempre
● Strumento di immutabilità e trasparenza di documenti
● Consente l’interfacciamento con i diversi tipi di applicativi, per sviluppare progetti associati a preservazione a lungo termine
di documenti
● Su detta piattaforma è possibile far interagire ecosistemi non omogenei, in modo tale da consentire loro di attestare e dare
data certa ad atti, fatti e documenti
● L’adozione di pratiche DLT può realizzare l’effetto filiera anche tra settori merceologici diversi
● Un esempio: integrazione tra ciclo attivo di un fornitore e ciclo passivo di un cliente
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Ancora notarizzazione
● Anche limitandoci solo alla notarizzazione, che se eseguita tramite DLT ha ormai valore di legge,
vi sono molteplici campi applicativi
● L’assegnazione di data e integrità certa a quantità anche massive di documenti e a costi molto ridotti
si può applicare a:
● Documenti contrattuali e di gestione di una filiera
● Documenti su cui si voglia rivendicare il diritto d’autore
● Documenti relativi a prove e certificazioni di materiali, componenti e prodotti
● Certificazioni di formazione e valutazione di esami e test del personale
● Documenti relativi alla sicurezza sul lavoro
● Log informatici di accesso ai sistemi, e impronte digitali di applicativi software e firmware
● ...
● La vera rivoluzione è comunque quella relativa agli Smart Contract
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La Blockchain come avvocato (gli Smart Contract)
● Uno Smart Contract è un programma, che gira su un supporto sicuro (trusted) ed è a sua volta
trasparente e sicuro
● I contraenti si obbligano ad accettare il risultato delle sue elaborazioni
● Su una blockchain, uno Smart Contract prende input da fonti sicure, identificate dalle firme digitali dei partecipanti
● In output:
● può trasferire token che rappresentano beni o servizi reali
● può attivare altri contratti
● può registrare informazioni o collegarsi (indirettamente) a sistemi esterni
● Poiché l’esecuzione di un programma software è deterministica e immutabile (a parità di input e di stato), il codice può
essere considerato un contratto
● Una volta che le clausole contrattuali sono correttamente inserite nel codice di uno Smart Contract, e questo è accettato
dai contraenti, gli effetti non sono più legati alla loro volontà o all'azione di intermediari
● La Blockchain fornisce tutte le garanzie suddette, senza la necessità di un'autorità centrale!
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Possibili applicazioni al ciclo attivo-passivo
● Nel ciclo attivo-passivo, gli Smart Contract possono velocizzare le operazioni e attivare
automaticamente verifiche e pagamenti. Ad esempio:
● Il sub-appaltatore dichiara usando uno SC di aver completato un lavoro
● L’appaltatore verifica il lavoro e ne dichiara il completamento sullo SC
● Il Direttore dell’Esecuzione certifica la corretta esecuzione
● Lo SC, a partire da tali input, la cui origine è certa perché autenticati dalle chiavi private degli attori in gioco,
attiva l’OK all’emissione della fattura
● Il sub-appaltatore emette fattura e la notifica allo SC
● Lo SC attiva l’OK al pagamento da parte della banca
● La banca, verificato l’OK, fa il bonifico e ne notifica gli estremi allo SC
● Tutte le parti autorizzate possono verificare il completamento del processo, che resta nella blockchain per sempre
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Tante altre applicazioni, fate galoppare la fantasia...
● Protezione della proprietà intellettuale, non solo certezza di data e proprietà, ma anche:
● Gestione del processo di brevettazione
● Gestione delle concessioni del brevetto, a pagamento e no
● Gestione dell’uso, e pagamento per ogni utilizzo
● Gestione integrata e certificata di documenti e workflow, anche tra più organizzazioni
● Gestione dei dispositivi Internet of Things (IoT) e della loro sicurezza, a tutti i livelli (comunicazioni e aggiornamento sw)
● Gestione collaborativa di risorse: macchinari di grande costo, veicoli e veicoli speciali. Pagamento per l’uso e gestione di
tutte le pratiche collegate: assicurazioni, premessi per le lavorazioni, pagamento manovratori, ecc.
● Gestione dei lavoratori, inclusi quelli a contratto temporaneo: assegnazione compiti, pratiche previdenziali e assicurative,
sicurezza sul lavoro, verifica lavoro eseguito e ore lavorate, pagamento corrispettivi e trattenute.
● Gestione delle supply chain: ogni unità di lavorazione prende in carico i materiali e i semilavorati, e poi li passa all’unità
successiva. Garanzia di autenticità e non manomissione dei componenti. Certificazioni della catena da parte di professionisti
preposti, gestione integrata anche delle verifiche e dei pagamenti.
● ...
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Grazie dell’attenzione!
Domande?
• Michele Marchesi
• marchesi@unica.it
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