Aree

Fisica applicata
Applied physics

L’attività di ricerca in Fisica Applicata riguarda l’imaging medico ed applicazioni ai Beni Culturali. La prima include tecniche avanzate di Risonanza Magnetica, come il Diffusion Tensor imaging e la risonanza magnetica funzionale, l’Optical Imaging, tra cui il Cerenkov Imaging, la Positron Emission Tomography (PET) e approcci di imaging multimodale a problemi biomedici. Le applicazioni nel campo dei Beni Culturali riguardano l'implementazione e l'utilizzo di tecniche ottiche per la diagnostica non distruttiva tra cui: imaging multi modale in bande infrarossa e termica, imaging multi spettrale, analisi di superfici con microprofilometria laser conoscopica, caratterizzazione di opere d’arte mediante spettroscopia infrarossa.

Fisica sperimentale della materia
Condensed matter physics

L’attivita’ di ricerca dell’area della Fisica Sperimentale si svolge nel campo della Fisica della Materia Condensata e dei fenomeni su scala mesoscopica. Gli ambiti di ricerca riguardano lo studio delle proprieta’ strutturali e dinamiche (meccaniche, vibrazionali, elettriche, elettroniche ed ottiche) di solidi in forma cristallina o di film compositi nanostrutturati, di sistemi biomolecolari, di materiali ottici avanzati. Le linee di ricerca attive al momento sono, in ordine sparso: 1) lo studio e lo sviluppo di dispositivi fotonici e generatori di energia che sfruttano fenomeni piezoelettrici su scala nanometrica per la realizzazione di dispositivi auto-alimentati per applicazioni biologiche; 2) lo sviluppo di film nanostrutturati per applicazioni nel fotovoltaico; 3) l’ottica non lineare e i sistemi a cristalli liquidi; 4) lo sviluppo di modulatori spaziali di luce ad alto contrasto di indice di rifrazione nel vicino infrarosso; 5) le applicazioni interdisciplinari della Spettroscopia e Microspettroscopia nell’Infrarosso abbinate a tecniche di analisi statistica multivariata dei dati spettroscopici; 6) lo studio delle dinamiche vibrazionali nei solidi micro-cristallini; 7) lo studio delle proprieta’ ottiche ed elettroniche di sistemi nano-strutturati per applicazioni in optoelettronica e in biomedicina.

Informatica applicata
Applied computing aderente allo standard  ACM 2012

L'area di Informatica Applicata è intesa a sviluppare e sperimentare modelli, piattaforme di calcolo e algoritmi in svariati contesti di: Bioinformatica e Informatica biomedica, Robotica, Sistemi multimediali. Le applicazioni di Bioinformatica e Informatica biomedica si concentrano su aspetti di: biologia computazionale, calcoli naturali, genomica computazionale, algoritmica bioinformatica, sistemi informativi e basi di dati clinico-sanitari, "warehouses" e "data mining" clinici. Le applicazioni robotiche sono rivolte ai settori di "service robotics" e "field robotics", ove i sistemi robotici, piuttosto che riguardare specifiche operazioni manifatturiere, sono mirati all'assistenza e all'ausilio di competenze e abilità umane: chirurgia robotica, robotica esplorativa, robotica nell'assistenza di anziani e disabili, fino alla robotica per la logistica e per gli impieghi in disastri naturali e attacchi terroristici. Le applicazioni multimediali riguardano: l'analisi di dati biomedici, la video-sorveglianza, la ricerca di tecniche avanzate di elaborazione di immagini e segnali, la "computer graphics", i metodi di visualizzazione scientifica, la "computer vision", le tecniche di "machine learning", e il riconoscimento di "pattern" con metodi statistici.

Informatica teorica
Theory of computation aderente allo standard  ACM 2012

La ricerca all'interno del dipartimento in quest'area copre diversi argomenti: analisi statica automatica, crittografia, definizioni di linguaggi formali, metodi formali, modelli formali per la sicurezza, verifica formale di software, logica per la verifica, malware, sistemi con alto parallelismo, sicurezza delle reti, linguaggi di programmazione paralleli e concorrenti, protocolli di sicurezza, servizi rivolti alla sicurezza, semantica, aspetti sociali relativi alla sicurezza e alla privacy, software e applicazioni per la sicurezza, architetture software, properta' funzionali del software, reverse engineering del software, modelli di sistemi software, verifica e validazione del software, linguaggi per la descrizione di sistemi, meccanismi di trust, UML, protocolli di sicurezza del web.

Ingegneria del Software e Sicurezza
Security and privacy - Software and its engineering aderente allo standard  ACM 2012

La ricerca in quest'area copre diversi argomenti: analisi statica automatica, crittografia, definizioni di linguaggi formali, metodi formali, modelli formali per la sicurezza, verifica formale di software, logica per la verifica, malware, sistemi con alto parallelismo, sicurezza delle reti, linguaggi di programmazione paralleli e concorrenti, protocolli di sicurezza, servizi rivolti alla sicurezza, semantica, aspetti sociali relativi alla sicurezza e alla privacy, software e applicazioni per la sicurezza, architetture software, properta' funzionali del software, reverse engineering del software, modelli di sistemi software, verifica e validazione del software, linguaggi per la descrizione di sistemi, meccanismi di trust, UML, protocolli di sicurezza del web

Matematica - applicazioni e modelli
Approximations and expansions - Calculus of variations and optimal control; optimization - Dynamical systems and ergodic theory - Global analysis, analysis on manifolds - Numerical analysis - Ordinary differential equations - Partial differential equations - Probability theory and stochastic processes - Real functions - Several complex variables and analytic spaces aderente allo standard  MSC

La ricerca in quest’area coinvolge la modellizzazione matematica di fenomeni complessi nel continuo e lo sviluppo di strumenti appropriati per il loro trattamento teorico e numerico. Le discipline interessate sono l’Analisi non lineare, il Calcolo delle Variazioni, il Controllo Ottimo, l’Analisi numerica, la Fisica Matematica e la Geometria Algebrica e Differenziale. Un’enfasi particolare è posta sulla modellizzazione dei fenomeni complessi che si incontrano, ad esempio, in finanza matematica dove la presenza di fenomeni stocastici richiede l’utilizzo di strumenti di Probabilità e Analisi Stocastica. L’area vanta numerose collaborazioni a progetti di ricerca con gruppi nazionali ed internazionali presso le sedi più prestigiose.

Matematica Discreta e Computazionale
Associative rings and algebras - Category theory; homological algebra - Combinatorics - Computer science - Convex and discrete geometry - Mathematical logic and foundations - Operations research, mathematical programming aderente allo standard  MSC

Si investigano diversi aspetti della matematica discreta sia da un punto di vista astratto che computazionale. Metodi omologici, combinatori e propri della teoria delle categorie sono combinati per studiare algebre associative che si presentano in svariati contesti, affrontando problemi di classificazione, di natura algebrica e geometrica, che trovano applicazione in fisica teorica. Si studiano e si sviluppano inoltre algoritmi efficaci per la soluzione numerica di problemi matematici sia discreti che continui. Un’enfasi particolare viene posta sulla soluzione numerica di equazioni alle derivate parziali e su problemi di interpolazione e data fitting. Siamo attivi anche nella teoria e negli algoritmi per l’ottimizzazione, tra cui programmazione lineare e non lineare e ottimizzazione combinatoria, particolarmente nel contesto della Ricerca Operativa. Ci si occupa di Fondamenti della Matematica, sia per meglio comprendere e validare i metodi matematici di risoluzione dei problemi che per render più solido lo sviluppo dell’apprendimento degli studenti. A tal fine, la Logica Matematica è studiata per stabilire potenzialità e limiti dei linguaggi formali, e per valorizzare, ove possibile, l’approccio costruttivista e le applicazioni all’informatica. Un’attenzione particolare la si dedica infine a problematiche, prospettive e tecniche della comunicazione utili nella formazione degli insegnanti di Matematica.

Sistemi ciberfisici
Computer systems organization - Hardware - Networks aderente allo standard  ACM 2012

Questa area di ricerca è finalizzata a realizzare la convergenza delle 3C, cioè la profonda integrazione di informatica, controllo e comunicazione per la progettazione dei moderni sistemi complessi, che comprendono componenti ciberfisici, real-time, embedded hardware e software, per applicazioni che vanno dalla robotica all'automotive, avionica, energia fino alla biologia. La ricerca di base sugli aspetti di elaborazione è legata alla modellazione verifica e ottimizzazione di sistemi ciberfisici, con particolare enfasi suo modelli di calcolo, la manipolazione dei linguaggi di descrizione, la verifica semi formale e formale, la sintesi di hardware e software corretta per costruzione e gli algoritmi fondamentali di CAD. Concetti di teoria dei sistemi vengono utilizzati per modellare sistemi dinamici e per interfacciare sistemi dinamici a reti di comunicazione. Sono studiati principalmente dal punto di vista della progettazione di sistemi robotici per tele-operazioni, ambienti virtuali per applicazioni chirurgiche, robot mobili e sistemi multi-robot e la co-progettazione ottimale di comunicazione e strategie di controllo per sistemi embedded di controllo distribuiti. Infine, la ricerca in comunicazione è focalizzata sulla progettazione, analisi e valutazione di protocolli e architetture di rete, considerando tutti i livelli, inoltre, con la cosiddetta sintesi di rete, considerare aspetti di comunicazione computazione e controllo in un modo olistico per affrontare la complessità delle grandi applicazioni pervasive.

Sistemi Informativi
Human-centered computing - Information systems aderente allo standard  ACM 2012

La ricerca in quest'area è indirizzata allo sviluppo e alla sperimentazione di nuovi approcci per la rappresentazione, gestione ed elaborazione di informazioni in diversi contesti riguardanti sistemi informativi di diversi domini applicativi. This research area aims to develop and experiment new approaches regarding the information representation, manipulation and processing considering information systems contexts of different application areas. Vengono realizzati studi teorici nel contesto delle basi di dati spaziali, temporali e semistrutturate ma anche dei modelli di processo con particolare enfasi sui modelli dei dati, l'elaborazione delle interrogazioni, la visualizzazione dei dati e il data mining che coinvolgono lo spazio e il tempo. I casi di studio e i contesti applicativi considerati sono principalmente focalizzati sui sistemi informativi in medicina, sistemi informativi geografici e sistemi per la gestione dei processi.

Sistemi intelligenti
Computing methodologies - Mathematics of computing aderente allo standard  ACM 2012

La ricerca nell'ambito dei Sistemi Intelligenti si propone di studiare ed implementare modelli matematici e computazionali, algoritmi, teorie e paradigmi al fine di analizzare, comprendere, e modellare dati o, più in generale, elaborarli tramite metodi di ragionamento automatico. L'approccio seguito è per sua natura multidisciplinare e riguarda campi diversi tra cui l'intelligenza artificiale, il calcolo simbolico, l'apprendimento automatico, l'elaborazione di segnali e immagini, la visione computazionale e la grafica al calcolatore. Più in particolare, settori di interesse in intelligenza artificiale includono la rappresentazione e l'elaborazione della conoscenza, agenti intelligenti e sistemi multi-agente, dimostrazione di teoremi e costruzione di modelli così come metodologie di ricerca in spazi discreti. L'apprendimento automatico riguarda le strategie basate su metodi grafici, apprendimento statistico e kernel, sistemi di classificazione multipla e di agglomerazione dei dati (clustering). L'elaborazione di segnali multidimensionali riguarda metodi di filtraggio avanzati ed estrazione di proprietà (features) finalizzati a segmentazione, rappresentazione multirisoluzione e sparsa, analisi tempo(spazio)/scala quali wavelets e compressive sensing, caratterizzazione di immagini ad elevato livello di astrazione e metodi di riconoscimento (retrieval) di immagini, applicati sia ad immagini naturali che multi-modali. La visione computazionale sfrutta approcci probabilistici e geometrici per la ricostruzione ed il riconoscimento di oggetti 3D, l'analisi automatica e l'interpretazione di scene dinamiche. La grafica al calcolatore utilizza teorie mutuate dalla geometria e dalla fisica per modellare oggetti, analizzarne la forma e generare visualizzazioni digitali.
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