DOTTORATO DI RICERCA IN AUTOMATICA E RICERCA OPERATIVA ATTIVITA’ SCIENTIFICA E DIDATTICA DEI DOTTORANDI SVOLTA NELL’A.A. 2013/2014
CURRICULUM AUTOMATICA
Durante l'a.a. 2013-‐14 l'attività svolta dagli studenti iscritti al 1° anno di corso del Curriculum di Automatica si è svolta regolarmente sia per quanto concerne l'attività di studio e di formazione sia per quanto riguarda l'attività di ricerca sviluppata da ciascuno dei dottorandi. Nella presente relazione verranno in primo luogo elencati di dottorandi iscritti nell’a.a. 2013-‐ 14 , in secondo luogo verranno date informazioni relativamente alla loro attività di studio e di formazione, infine verrà brevemente presentata la loro attività di ricerca. Dottorandi iscritti al 1° anno di Corso -‐ 29° ciclo -‐ D’ORSI Laura (borsa MiUR) – tutore: Prof.ssa D. Iacoviello; -‐ FERRIERO Dario Giuseppe (senza borsa di studio) – tutore: Prof. A. Pietrabissa; -‐ GAMBUTI Raffaele (borsa MiUR) – tutore Prof. F. Delli Priscoli: -‐ MODUGNO Valerio (borsa MiUR) – tutore: Prof. G. Oriolo D’ORSI Laura. L’attività di studio svolta nel primo anno dalla dottoranda ha riguardato l’approfondimento di argomenti di interesse per le attività di ricerca in programma. In particolare sono stati approfonditi i seguenti argomenti: -‐ metodologie di approfondimento supervisionato: utilizzo di Support Vector Machines (SVM) nell’ambito della pattern recognition; -‐ Principal Component Analysis, tecnica di analisi e semplificazione dei dati nell’ambito della statistica multivariata; -‐ Tecniche di elaborazione dei segnali: trasformata Wavelet per l’analisi di segnali non stazionari. Ha seguito con attenzione l’attività formativa prevista, partecipando a corsi e seminari e ove richiesto, ha svolto le seguenti tesine: -‐ eHealth Service Support in Future IPv6 Vehicular Networks; -‐ Nonlinear Stochastic Optimization by Monte-‐Carlo Method. FERRIERO Dario Giuseppe. In questo primo anno ha svolto una ragguardevole attività di formazione, anche se, per esigenze lavorative, differente rispetto ai colleghi dottorandi con borsa di studio. Le attività svolte sono state identificate in gran parte per iniziativa personale, e sono costituite per lo più dalla fruizione di numerosi corsi on-‐line internazionali di riconosciuta validità. Inoltre, come attività di formazione specificamente legate alle due tematiche dei corsi di dottorato, ha lavorato a due applicazioni: l’implementazione software (in linguaggio Python) di un algoritmo branch-‐and-‐bound per la risoluzione del “problema dello zaino”; la realizzazione di un robot, e del relativo sistema di controllo, in grado di muoversi sul piano e di evitare gli ostacoli per mezzo di sensori ad infrarossi. Il dr. Ferriero ha acquisito gli strumenti teorici e le metodologie necessarie per svolgere l’attività di ricerca prevista nei prossimi anni. L’attività di ricerca è stata svolta su due tematiche. La prima tematica è legata al lavoro che aveva svolto per la tesi di laurea, riguardante la pianificazione di una rete di sensori per il tracciamento delle risorse di un ambiente ospedaliero, ed ha portato ad una pubblicazione su conferenza Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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internazionale. La seconda tematica riguarda lo sviluppo di un sistema di apprendimento per facilitare l’utilizzo di un sistema di puntamento BCI (brain computer interface) progettato per persone disabili. GAMBUTI Raffaele. Nell’ambito del primo anno di dottorato le attività sono state principalmente volte all’individuazione di argomenti di ricerca che risultassero innovativi sia dal punto di vista scientifico che tecnologico. Inoltre al fine di acquisire gli strumenti teorici eg le metodologie necessarie a supportare l’attività di ricerca, è stata svolta una intensa attività di studio e formazione. Tale attività di studio ha riguardato principalmente l’approfondimento di problematiche di modellazione, controllo e tecniche di Machine Learning. MODUGNO Valerio. In questo primo anno di attivita' ha consolidamento le basi teoriche su alcuni argomenti caratterizzanti il del corso di laurea specialistica come il Controllo Ottimo la Robotica e la analisi dei Processi Stocastici e per la acquisizione di nuove conoscenze nell'ambito del Machine Learning e della Human Robot Interaction. Ha dedicato parte del primo anno dottorato per completare alcuni lavori che avevo avviato durante il corso master da cui sono state tratte le seguenti pubblicazioni scientifiche: Combining Piecewise Linear Regression and a Granular Computing Series Classification, V. Modugno, F. Possemato, A. Rizzi. IJJCI 2014 Information Granules Filtering for Inexact Sequential Pattern Mining by Evolutionary Computation, E.Maiorino, F. Possemato, V. Modugno, A. Rizzi. IJJCI 2014 Dottorandi iscritti al 2° anno di Corso -‐ 28° ciclo -‐ BONGHI Raffaello (borsa di studio cofinanziata: fondi di ricerca e Dipartimento) -‐ tutore Prof. S. Monaco; -‐ CONTE Federica (borsa MiUR) -‐ tutore Prof.ssa S. Salinari; -‐ COGNETTI Marco (borsa MiUR) -‐ tutore Prof. G. Oriolo; -‐ GAZ Claudio Roberto (borsa MiUR) -‐ tutore Prof. A. De Luca; -‐ LANNA Andrea (borsa MiUR) -‐ tutore:F. Delli Priscoli; -‐ MAGRINI Emanuele (borsa di studio fondi di ricerca) -‐ tutore A. De Luca; -‐ TURATTI Marsilio (senza borsa) -‐ tutore S. Monaco. BONGHI Raffello. L’attività di formazione è stata composta principalmente dai corsi e seminari erogati dal DIAG. A questi, si sono affiancati corsi erogati dalla scuola di dottorato SIDRA a Bertinoro. Durante il secondo anno è proseguita l’attività di ricera con l’ENEA di Frascati, sulla realizzazione di una piattaforma mobile per l’ispezionamento della macchina Tokamak. Tale progetto tratta della realizzazione, di una piattaforma semi-‐autonoma, con la possibilità di guida tramite piattaforma web, inviando comandi di alto livello, quali l’inseguimento di un tracciato o la supervizione autonoma di una particolare area. Si è dato corso alla realizzazione di ARVI (Autonomous Robotic Visula Inspector), una piattaforma realizzata per effettuare ispezioni nella macchina sperimentale per lo studio della fusione nucleare (del tipo Tokamak) presso l’ENEA di Frascati. Nel corso del primo periodo del 2° anno è stata conclusa l’attività di ricerca e sviluppo enerente la progettazione d’interfaccia web per il controllo della piattaforma mobile, membre nel secondo periodo è stata avviata un’attività, tutt’ora in corso, di ri-‐ strutturazione. E’ stata conclusa la realizzazione di un sistema di immissione della piattaforma mobile all’interno della macchina Tokamak ed un sotto-‐sistema meccanico per il Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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recupero di materiale. Una particolare attenzione è stata posta nella progettazione di leggi di controllo che impiegano diverse tipologie di sensori. La realizzazione della piattaforma mobile è avvenuta interamente all’interno del DIAG impiegando le risorse software e hardware disponibili per la progettazione e realizzazione disponibili (sistemi CAD e stampanti tridimensionale). CONTE Federica. Nel corso del secondo anno, la dottoranda ha seguito corsi avanzati inerenti la teoria dei sistemi e del controllo e corsi di base di ottimizzazione; ha approfondito argomenti nell’ambito della Systems Biology e della modellistica matematica applicata a problemi di interesse biomedico ed infine, ha imparato ad utilizzare diversi software di simulazione. Tale attività di studio ha contribuito alla formazione scientifica della dottoranda e le ha permesso di portare avanti il suo progetto di tesi sulla modellistica dell’insulin signaling pathway rappresentante le interazioni tra le principali proteine coinvolte nei processi biochimici che si innescano l’insulina. Contemporaneamente ha concluso uno studio sull’ottimizzazione del protocollo di radioterapia tumorale pubblicando un technical report e un articolo per il Journal of Mathematical Biology. L’attività di ricerca di Federica Conte ha riguardato, nel secondo anno del dottorato, due differenti temi: -‐ Il primo tema è relativo al completamento di uno studio iniziato con la sua tesi di laurea e riguardante la modellistica della crescita tumorale e lo studio “in silico” dell’effetto di differenti terapie. In tale ambito, durante il secondo anno di dottorato, si è studiato in quale misura l’imposizione di un limite superiore sulla frazione di dose irradiata si ripercuote sulla determinazione del frazionamento ottimale in radioterapia. Il lavoro è pubblicato (on line ahead of print) sul Journal of Mathematical Biology 2014. -‐ Il secondo tema di ricerca ha riguardato la modellistica e stima dei parametri della via di segnale dell'insulina partecipand alla definizione di un complesso modello. COGNETTI Marco. L’attività di formazione è stata composta principalmente dai corsi istituzionali “Advances in Systems and Control” e “Advances in Optimization”, erogati dal dottorato AuRo. Inoltre, la partecipazione ad alcuni corsi del dipartimento di Matematica “Guido Castelnuovo” ha permesso l’acquisizione di competenze nell’ambito di tecniche di ottimizzazione utilizzando l’equazione di Hamilton-‐Jacobi-‐Bellman. L’attività di ricerca si è focalizzata sulla prosecuzione dell’attività di ricerca svolta lo scorso anno nell’ambito dell’identificazione e controllo per sistemi eterogenei e su tecniche di motion planning per robot umanoidi, estendendo e generando nuovi risultati in entrambi gli ambiti. L’attività di ricerca si è focalizzata su dueargomenti principali: 1) Identificazione e controllo per una squadra di robot eterogenei (veicolo quadritorore e robot mobili su ruote). Tale ricerca ha prodotto una pubblicazione: “Multi-‐Task Control of a Heterogeneous Robot System based on Relative Localization” – M. Cognetti, G. Oriolo, P. Peliti, L. Rosa, P. Stegagno, presentata presso 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Pianificazione per robot umanoidi con vincolo task. Tale ricerca ha prodotto due pubblicazioni scientifiche presentate e pubblicate sugli atti di conferenze internazionali importanti nel settore. GAZ Claudio Roberto. Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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L’attività di studio svolta durante il secondo anno di Dottorato si è incentrata sull’approfondimento di temi scientifici dei Controlli Automatici e della Robotica. I corsi seguiti sono stati quelli erogati dal Corso di Dottorato in Automatica e Ricerca Operativa durante l’anno accademico (“Advances in Systems and Control” e “Advances in Optimization”). Si sono inoltre seguiti alcuni seminari, sia presso il DIAG, sia presso lo IASI-‐ CNR di pertinenza ai suddetti temi. Si è partecipato a due conferenze internazionali (anche in qualità di autore), la IEEE Conference on Decision and Control (CDC13) e la IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA14), ed ad alcune conferenze nazionali, come Bio-‐inspired Robotics all’ENEA di Frascati e SIDRA Automatica 2014 presso l’Università di Bergamo. L’attività di ricerca si è incentrata sul tema della robotica, in particolare sull’identificazione del modello dinamico del manipolatore a giunti elastici KUKA LWR 4+ disponibile nel Laboratorio di Robotica del DIAG mediante scrittura simbolica (secondo il formalismo di Lagrange) e alla successiva identificazione dei suoi coefficienti. Una volta ricavato il modello dinamico generico di tale manipolatore, si è provveduto ad identificare gli attriti statici e dinamici ai giunti, in modo da poter sommare tale effetto al modello. In seguito sono stati effettuati alcuni esperimenti di controllo, in cui l’azione di feed-‐ forward era data dalla previsione offerta dal modello, ed il loop di controllo veniva chiuso da un controllore PD. Tali esperimenti hanno mostrato come, adoperando la previsione offerta dal modello identificato, le performance di controllo migliorino, sia in termini di errore di posizione (data una traiettoria nello spazio dei giunti), sia in termini di sforzo dell’azione di controllo. LANNA Andrea. Durante il secondo anno di dottorato, l’attività di studio si è concentrata nel consolidamento delle conoscenze acquisite nel primo anno di dottorato, approfondendo la teoria e la metodologia di base e studiando I recenti avanzamenti della letteratura scientifica. Particolare attenzione è stata dedicata allo studio applicativo di queste tematiche, ovvero Smart Grid e Cyber Security. Nel primo tema, lo studio ha riguardato principalmente la teoria della modellizzazione dei sistemi di generazione rinnovabile e della rete di trasmissione dell’energia sia nella forma deterministica sia stocastica, lo studio delle metodologie di controllo tradizionali tuttora in uso e delle emergenti tecniche di ottimizzazione. Nel secondo tema, dove è presente meno letteratura di base lo studio si è concentrato molto nella modellistica dei sistemi embedded basata su atomi ibridi, dei recenti standard di sicurezza informatica e delle recenti applicazioni. MAGRINI Emanuele. L’attività di formazione è stata composta principalmente dai corsi e seminari erogati dal DIAG. A questi, si sono affiancati corsi erogati dalla scuola di dottorato SIDRA a Bertinoro, in cui si sono estese le conoscenze sulla teoria dei sistemi non lineari. L’attività di ricerca è indirizzata nell’ambito del progetto europeo FP7 SAPHARI. Sono state affrontate problematiche di sicurezza e controllo della cooperazione uomo-‐robot, utilizzando sensori di profondità e strategie reattive per manipolatori robotici, estendendo i risultati ottenuti nel corso del primo anno di dottorato. L’attività di ricerca si è concentrata su due temi: 1. Stima delle forze scambiate nel contatto: si è considerato il problema della localizzazione in tempo reale del punto di contatto tra uomo e robot e della stima della forza di contatto applicata, senza utilizzare sensori di forza o sensori tattili distribuiti sulla struttura del manipolatore stesso. E’ stata sviluppata una metodologia che utilizza uno o più sensori di profondità, con cui è possibile determinare la parte del corpo umano che entra in contatto con il robot e localizzare il punto (o eventualmente più punti) di contatto sulla superficie del braccio robotico. Una volta identificate le forze di contatto, è stato implementato un controllo Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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di ammettenza che sfrutta tale informazione in modo da ottenere una collaborazione sicura tra uomo e robot. Il lavoro svolto è stato raccolto in un in una presentazione con articolo a un workshop e in un articolo a conferenza. 2. Controllo del movimento e della forza in un punto di contatto: i risultati ottenuti nel precedente lavoro, sono stati quindi utilizzati per implementare diverse altre leggi di controllo, con lo scopo di migliorare ed espandere le capacità di base necessarie al robot per collaborare attivamente con un uomo. In corrispondenza del punto di contatto, viene implementato un controllo di impedenza in modo da assegnare al sistema dinamico uomo-‐ robot un comportamento massa-‐molla-‐smorzatore. Grazie alla disponibilità di una stima delle forze di contatto (nel generico punto di contatto sul robot), è possibile avere un sistema disaccoppiato lungo i tre assi del sistema di riferimento. Successivamente, si è implementato anche un controllo di forza, con lo scopo di regolare ad un valore desiderato la forza di contatto uomo-‐robot. A tale proposito, si sono messi in evidenza problemi e fornite soluzioni, inerenti alla compatibilità del task di contatto relativo uomo-‐robot. Il lavoro svolto è stato raccolto in un extended abstract per presentazione al workshop HFR 2014 e in un articolo sottomesso alla principale conferenza di robotica. TURATTI Marsilio. Durante il 2° anno ha ulteriormente approfondite le conoscenze nell’ambito elettrico/energetico: sono state studiate le tecnologie di trasmissione dell’energia elettrica e le relative problematiche, sia in alta che in media-‐bassa tensione; sono stati esaminati I diversi sistemi di produzione da fonti rinnovabili; sono stati analizzati gli aspetti inerenti alla pianificazione ed esercizio dei sistemi elettrici, sia da un punto di vista tecnico che economico normativo. Per quanto riguarda l’ambito dell’automatica sono state acquisite nuove nozioni sulla modellistica e il controllo di sistemi non lineari deterministici e stocastici; nel campo dell’ottimizzazione sono trattati l’ottimizzazione di sistemi stocastici e I metodi di calcolo senza derivate. L’attività di ricerca nel corso del 2° anno è stata incentrata sulle problematiche connesse al controllo nei sistemi di produzione di energia elettrica da fonte eolica, in particolare gli aspetti innovativi attesi sono inerenti alla concezione e sviluppo di controllori a segnali campionati (sampled-‐data). Il punto di partenza è rappresentato dagli approcci metodologici più recenti sviluppati nel controllo non-‐lineare, con particolare riferimento al problema della regolazione della potenza immessa nella rete. Il dott. TURATTI Marsilio ha richiesto ed ottenuto la sospensione del corso di dottorato per il periodo 1 Novembre 2014 al 31 Ottobre 2015. (Collegio Docenti del 17.10.2014) Dottorandi iscritti al 3° anno di Corso -‐ Dottorato di Ricerca in INGEGNERIA DEI SISTEMI – 27° ciclo. Il terzo anno è dedicato essenzialmente all’attività di ricerca ed allo sviluppo delle tesi. Sono stati ammessi all’esame finale I Dottori: -‐ Liberati Francesco con borsa (tutore Prof. F. Delli Priscoli), -‐ Paolillo Antonio con borsa (tutore Prof. A. De Luca), -‐ Zuccaro Letterio con borsa (tutore Prof. F. Delli Priscoli) -‐ Mattei Giovanni con borsa inserito nel Programma di Convenzione Internazionale per I Dottorati in co-‐tutela (tutore Prof. S. Monaco, co-‐tutore Prof.ssa D. Normand-‐Cyrot del LSS/CNRS). LIBERATI Francesco. Ha completato il programma di studio e di ricerca nell’ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi – 27° ciclo. L’attività svolta principalmente nel contesto delle applicazioni delle Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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metodologie della teoria del controllo del settore della generazione e distribuzione dell’energia elettrica ha dato luogo a numerose pubblicazioni (2 su rivista, 4 comunicazioni a congresso con revisione, 1 rapporti e capitoli di libri e 3 in corso di completamento. La tesi dal titolo: Model Predictive Control-‐based Demani Side Management in Smart Grid. PAOLILLO Antonio. Ha completato il programma di studio e di ricerca nell’ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi – 27° ciclo. L’attività di studio e ricerca ha avuto per oggetto le metodologie di progetto di controllori su sistemi robotici umanoidi con particolare riferimento alla navigazione autonoma. Essa ha condotto alla redazione di quattro pubblicazioni su atti intenazionali con revisione e un articolo sottomesso per la pubblicazione su rivista internazionale. La tesi dal titolo: Controllo visuale di robot umanoidi che interagiscono con il mondo reale. ZUCCARO Letterio. Ha completato il programma di studio e di ricerca nell’ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi – 27° ciclo. I temi di ricerca, sviluppati anche nel contesto di progetti europei ed orientati alla concezione di metodi innovativi di gestione e controllo nelle smart gri, nel cloud compiutine e nelle reti di telecomunicazione. L’attività condotta ha dato luogo a numerose pubblicazioni, su rivista internazionale, su atti di conferenze internazionali e sottomessi a rivista. La tesi dal titolo: Resource allocation algorithms in energy, IT and telecommunication networks. Dottorandi inseriti nel Programma di Convezione Internazionale per i Dottorati in co-‐tutela MATTEI Giovanni. Ha completato il programma di studio e di ricerca nell’ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi – 27° ciclo. L’attività di studio e ricerca ha avuto per oggetto le metodologie del controllo robusto non lineare e delle sue implementazioni digitali. Essa ha condotto alla redazione di quattro pubblicazioni su atti di conferenze internazionali con revisione di un articolo pubblicato su rivista internazionale. La tesi dal titolo: Robust nonlinear control: from continuous-‐time to sampled-‐data with aerospace applications. CURRICULUM DI RICERCA OPERATIVA Dottorandi iscritti al 1° anno di Corso -‐ 29° ciclo -‐ CRISTOFARI Andrea (borsa MiUR) tutore: Prof. S. Lucidi; -‐ DI LULLO Michela (borsa MiUR Fondo Giovani) tutore: Dr. G. Felici; -‐ LABELLARTE Luca (borsa MiUR) tutore: Dr. G. Rinaldi; -‐ LANZA Giacomo (borsa MiUR) tutore: Prof.ssa N. Ricciardi; -‐ SALAMI Maryam (borsa M.Curie -‐ soprannumero) tutore: Dr. G. Rinaldi. CRISTOFARI Andrea. Durante il 1° anno sono stati dapprima approfonditi i temi classici della Ricerca Operativa (Programmazione Lineare, Programmazione Non Lineare, Ottimizzazione Discreta e Programmazione Non Lineare Mista Intera), da un punto di vista sia teorico, sia algoritmico e computazionale. Successivamente, lo studio si è concentrato sui Metodi di Ottimizzazione per il Machine Learning supervisionato (Support Vector Machines) e non supervisionato (metodi Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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di Cluster Analysis, Support Vector Data Description e One-‐Class Support Vector Machines). L’attività di studio ha inoltre compreso la partecipazione a un ciclo di seminari sull’Ottimizzazione Continua, ai due corsi istituzionali di dottorato, a due scuole estive, alla conferenza annuale dell’Associazione Italiana Ricerca Operativa e ad altri seminari in ambito ICT. L’attività di ricerca svolta durante l’anno si è concentrata sull’utilizzo di metodi di Machine Learning per la creazione di nuovi modelli di previsione dell’inquinamento atmosferico, secondo le attività previste dal Progetto Europeo LIFE-‐EXPAH ENV/IT/000082 "Action 5.5 Optimization of model results with actual population exposure". Il lavoro, svolto presso il Settore Ricerca INAIL, è stato presentato alle seguenti conferenze: 7th International Congress on Environmental Modelling and Software (iEMSs), June 15-‐19, 2014, San Diego, California, USA; 44th Annual Conference of the Italian Operational Research Society (AIRO 2014), Como, Italy, September 2-‐5, 2014; 16th Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes -‐ HARMO16, Varna, Bulgaria, September 8-‐11, 2014. Il lavoro è stato infine pubblicato sui proceedings della conferenza iEMSs 2014 (http://www.iemss.org/sites/iemss2014/papers/iemss2014_submission_33.pdf). DI LULLO Michela. Nel corso dell’A.A. 2013/2014 ha seguito due corsi di laurea magistrale presso il dipartimento di Ingegneria Gestionale (Algoritmi di Ottimizzazione – Ottimizzazione Combinatoria II) al fine di approfondire argomenti connessi con il progetto di ricerca stabilito. Ha studiato il problema della gestione attiva della topologia della rete di trasmissione elettrica al fine di risolvere congestioni locali e ottimizzare la produzione di un sistema energetico. Ha studiato ed utilizzato a fini sperimentali il linguaggio di programmazione AMPL. E’ stata effettuata una tecnica e completa analisi modellistica del problema dell’ Optimal Transmission Switching (OTS) a partire dal classico problema dello Unit Commitment (UC) facendo ricorso a modelli di ottimizzazione già presenti in letteratura (OTSUC). Sono state proposte innovative varianti modellistiche di questi ultimi che si sono rivelate decisamente utili ai fini prestazionali. E’ stata utilizzata per la prima volta in ottica risolutiva dell’OTSUC una funzione obiettivo lineare a tratti di tipo perspective cuts. E’ stato risolto il problema delle numerose simmetrie presenti nelle soluzioni del problema dell’OTSUC utilizzando un particolare ed innovativo tipo di perturbazione della funzione obiettivo. Si sono sperimentate Branching Priorities e Branching Directions ad hoc per velocizzare la procedura di pruning dell’albero delle soluzioni (laddove si stava utilizzando un approccio di tipo Branch&Cut per risolvere il problema di ottimizzazione in questione). La tesi di laurea della dottoranda, dal cui cui ha origine l’attività di ricerca sopra brevemente descritta, è stata premiata come miglior tesi di laurea di natura applicativa in Ricerca Operativa alla conferenza AIRO 2014 tenutasi a Como dal 2 al 5 maggio 2014. E’ stato pubblicato su atti di conferenza IEEE un articolo scientifico dal titolo: “Tight Unit Commitment models with Optimal Transmission Switching: connecting the dots with Perturbed Objective Function” S. Bruno, M. Di Lullo, G. Felici, F. Lacalandra, M. La Scala. LABELLARTE Luca. Ha approfondito la conoscenza dell’ottimizzazione combinatoria interessandomi in particolare di problemi su grafi. Tale conoscenza è stata ulteriormente rinforzata dalla partecipazione a numerosi seminari come quello sul Bin Packing e dalla partecipazione alla International School On Mathematics "Guido Stampacchia". Ha approfondito la conoscenza dell’ottimizzazione convessa seguendo on-‐line i corsi di Stephen Boyd e frequentando la Spring School on Convex Optimization and Applications. Ha approfondito le sue conoscenze Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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nell’ambito dell’ingegneria dell’informazione seguendo il ciclo di seminari “Great Ideas in ICT”. Ha seguito i corsi organizzati dal Dottorati nell’ambito dell’Automatica e della Ricerca Operativa superando con successo le prove di esame richieste. Ha dedicato questo anno allo studio dello stato dell’arte nell’ambito dell’ottimizzazione combinatoria in particolare approfondendo la conoscenza dei problemi su grafi. Inoltre ho partecipato alla “44th Annual Conference of the Italian Operational Research Society (AIRO 2014)” presentando il lavoro: “Outlier identication and avoidance in machine learning via optimized clusterization”. Tale lavoro è stato sottomesso a una rivista di settore. LANZA Giacomo. Nel corso del primo anno (A.A. 2013/2014), il dottorando si è impegnato ad ampliare ed approfondire la sua formazione di base. In particolare, la sua attività di studio è stata rivolta ai seguenti argomenti: problemi di Programmazione Lineare Intera, Ottimizzazione Combinatoria (SND, VRP, TSP), Programmazione Matematica, Ottimizzazione Stocastica, algoritmi euristici e meta-‐euristici; è stato approfondito lo studio del linguaggio di programmazione AMPL. Infine, il dottorando ha studiato autonomamente argomenti più strettamente legati al proprio progetto di ricerca: la gestione degli interporti e delle attività connesse ad esso e le caratteristiche del trasporto intermodale. Il dottorando ha seguito i corsi istituzionali Advances in Systems and Control e Advances in Optimization, due corsi magistrali (Algoritmi di Ottimizzazione e Ottimizzazione Combinatoria II), i seminari del ciclo Great Ideas in ICT (2014). Ha frequentato corsi del Master di II livello in Data Intelligence e Strategie Decisionali. Nel suo primo anno, il dottorando ha studiato un particolare problema di Service Network Design con finestre temporali hard sperimentando un metodo alternativo di risoluzione del problema rilassando il vincolo temporale (definendo, quindi, una finestra temporale soft) e aggiungendo una penalità nella funzione obiettivo. I risultati ottenuti dalla prima sperimentazione sono stati ritenuti interessanti ed adatti ad un ulteriore approfondimento. Il modello studiato sarà poi anche utilizzato nella fase successiva della ricerca del dottorando in cui si aggiungeranno elementi stocastici ai dati del problema. I risultati preliminari dello studio sono stati presentati alla Conferenza AIRO – 44th Annual Conference of the Italian Operational Research Society, Como 2-‐5 Settembre 2014. SALAMI Maryam. L’attività di studio è stata dedicata allo studio di NPhard Max-‐Cut problem. Riguardo questo proposito, la dottoranda di seguito descrive gli obiettivi che intende raggiungere: • Max-‐Cut Problem: 1. Investigating polyhedral and non-‐polyhedral relaxation attributes of Max-‐cut problem. 2. Enhancing polyhedral approaches based on cut polytope for sparse graphs. Research Activity: Improving the heuristics and approximations approaches on Max-‐Cut Problem: 1. BiqMac: How to solve the base relaxation method of BiqMac (hybrid relaxtion: Semidefinite relaxation strengthed by semi metric polytope) more EFFICIENTLY 2. SpeeDP: Extending SpeeDP approach to solve hybrid relaxation of Max-‐Cut. 3. Lifting and Separation: Enhancing po lyhedral approaches based on Cut polytope approximation for sparse graphs. Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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Exploiting the known results for cut polytope of complete graph for sparse graphs. Cut Polytope Decomposition: (k-‐sum,marker,...). I recently presented myself and my research topics in : MINO-‐COST spring school on optimization, Alpen Adria universitaet Klagenfurt, Aprill 8 2014. Mid-‐term MINO meeting, Belgium, Bruxelles, September 28 2014. 4. Exploiting the known results of facet defining inequalities for cut polytope of complete graph for sparse graphs. Dottorandi iscritti al 2° anno di Corso– 28° ciclo -‐ BRACAGLIA Valentina (borsa MiUR) tutore Prof. A. Nastasi; -‐ DELLE PIANE Umberto (borsa MiUR Fondo Giovani) tutore Prof.ssa L. Palagi; -‐ RENZI Stefania (borsa MiUR) tutore Prof. S. Lucidi; -‐ JAHANBANI Adel (studente straniero in soprannumero) tutore Prof. G. Di Pillo. BRACAGLIA Valentina. L’attività di ricerca svolta nel corso dell’anno si è focalizzata sulla modellazione e l’analisi dell’interazione strategica di transport facility e transport operator, a fronte delle recenti evoluzioni dell’ambiente nel quale questi operano. In particolare, sono stati modellati due fenomeni che interessano il settore: (i) l’offerta online di servizi complementari al viaggio (e.g. parcheggi e noleggio auto) al momento dell’acquisto del servizio di trasporto; (ii) la competizione fra trasporto aereo e trasporto ferroviario. L’analisi condotta è orientata alla valutazione delle conseguenze di tali fenomeni sull’efficienza economica del sistema di trasporto. Parallelamente e a supporto dell’investigazione, è stata condotta un’attività di studio e formazione orientata all’approfondimento della modellazione dell’interazione strategica di agenti all’interno di un mercato (eventualmente in presenza di un regolatore) e all’implementazione di metodi per la soluzione dei problemi di decisione degli stessi. L'attività di ricerca svolta si è focalizzata sul disegno e l'analisi di modelli per lo studio dell’interazione strategica di transport facility e transport operator, a fronte dei recenti cambiamenti dei mercati nei quali questi competono. In particolare, l’analisi si è concentrata sullo studio della competizione fra aeroporti, quando queste facility operano in due business: il business aviation e il business non aviation. È rilevante condurre tale analisi per rispondere al dibattito circa la necessità di regolare ex ante le tariffe (o i ricavi) degli aeroporti. Lo studio risponde alla domanda di ricerca sviluppando un gioco multistadio con informazione perfetta, in cui al primo stadio gli aeroporti decidono se offrire i servizi non aviation online, al secondo stadio gli aeroporti fissano il prezzo per i servizi aviation e non aviation e al terzo stadio le compagnie aeree competono per i passeggeri, i quali decidono se comprare o meno in base alla propria funzione di utilità e ai propri vincoli di budget. Inoltre la ricerca ha analizzato le implicazioni ambietali e l’impatto sul benessere sociale della competizione fra trasporto aereo e trasporto ferroviario. L’analisi si articola attraverso tre modelli: un modello di competizione intermodale sulle quantità, un modello di competizione intermodale sulle quantità e le frequenze di servizio, un modello di competizione intermodale sulle quantità e sulle velocità. Per ciascuno dei modelli, i passeggeri decidono se viaggiare e con quale mezzo di trasporto farlo, massimizzando una funzione di utilità quadratica à la Singh and Vives (1984) e considerando il prezzo totale del servizio, ovvero, sia il prezzo del ticket che il valore del tempo speso. DELLE PIANE Umberto. Nel corso del secondo anno il dottorando si è dedicato sia all’approfondimento di aspetti metodologici e applicativi sia all’attività di ricerca finalizzata al lavoro di tesi .In particolare ha partecipato a scuole internazionali e a seminari tematici per approfondire la preparazione sia Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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su temi applicativi di avanguardia che su aspetti modellistici e algoritmici avanzati. Ha inoltre studiato in autonomia le tematiche recenti relative a metodi per la soluzione di problemi di Ottimizzazione Stocastica. L’attività di ricerca è stata soprattutto dedicata all’utilizzo di nuove tecniche Data Mining come strumento di previsione e/o definizione di scelte in presenza di incertezza. Tali tecniche sono state utilizzate anche per la definizione di nuove euristiche di ottimizzazione globale. Ha inoltre svolto attività seminariale e di supporto alla didattica; in particolare ha tenuto cicli di seminari avanzati di Ottimizzazione Stocastica per studenti di dottorato e seminari sull’utilizzo di algoritmi per Machine Learning per il corso di laurea magistrale Algoritmi di Ottimizzazione e Reti Neurali. RENZI Stefania. Nel suo secondo anno del corso la dottoranda Stefania Renzi si è divisa tra seguenti diverse attività: -‐ studio: attraverso un esteso studio individuale ed alla partecipazione a prestigiose scuole internazionali, ha completato la sua preparazione approfondendo temi avanzati riguardanti modelli e metodi di ottimizzazione non lineare tra cui: ottimizzazione bilivello, ottimizzazione stocastica, ottimizzazione multiagente, ottimizzazione derivative-‐free, tecniche di ottimizzazione per l’addestramento di macchine ad apprendimento, tecniche di modellizzazione per problemi economici-‐finanziari; -‐ attività seminariale e di supporto alla didattica: la dottoranda ha evidenziato la notevole preparazione maturata tenendo due approfonditi cicli di seminari su tema “ottimizzazione stocastica” e collaborando molto attivamente alla didattica del corso “Algoritmi di Classificazione e Reti Neurale” per la Laurea Magistrale di Ingegneria Gestionale; -‐ attività di ricerca: in anticipo con quanto previsto dal corso di dottorato, ha avviato ed, in alcuni casi quasi concluso, diverse interessanti e importanti attività di ricerca su vari argomenti che vanno dalla applicazione di nuove tecniche Data Mining nell’ambito della moda, delle promozioni alimentari, delle previsioni di situazione di bancarotta alla definizione di nuovi metodi per risolvere problemi di ottimizzazione bilivello e per determinare le strategie ottime per il “Forex Trading”; tutte queste attività dovrebbero sicuramente portare alla realizzazione di vari lavori pubblicabili nelle riviste di maggiore prestigio nel settore della Ricerca Operativa. JAHANBANI Adel. Nel corso del secondo anno il dottorando si è dedicato sia all’approfondimento di aspetti metodologici e applicativi sia all’attività di ricerca finalizzata al lavoro di tesi . In particolare ha ampliato le sue conoscenze di base della Ricerca Operativa, rispettando un programma concordato con il tutor, e ha partecipato a scuole internazionali che hanno contribuito a d arricchire la sua formazione. Per quel che riguarda l’attività di ricerca finalizzata alla tesi ha continuato l’analisi delle interazioni degli agenti venditori e acquirenti nel mercato elettronico, sviluppando un modello matematico della dinamica del mercato elettronico in cui le caratteristiche del venditore e quelle dell’acquirente danno luogo a equilibri diversi a seconda della migliore o peggiore reputazione del venditore, della maggiore o minore propensione a spendere dell’acquirente, e così via. L’equilibrio ottimale e’ quello che dà luogo alla massima soddisfazione compatibile per entrambi gli agenti, ed è determinato dalla soluzione del modello. L’attività di ricerca ha dato già luogo a pubblicazioni su giornali scientifici in lingua inglese, anche se a diffusione nazionale. Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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Dottorandi iscritti al 3° anno di Corso -‐ Dottorato di Ricerca in RICERCA OPERATIVA – 27° ciclo. Il terzo anno è dedicato essenzialmente all’attività di ricerca ed allo sviluppo delle tesi. Sono stati ammessi all’esame finale: MANNO Andrea. Ha completato il programma di studio e di ricerca nell’ambito del Dottorato in Ricerca Operativa – 27° ciclo. In questo ultimo anno del corso, il dottorando Andrea Manno ha svolto una intensa ed importante attività di ricerca riguardante prevalentemente lo studio e la definizione di nuovi metodi la soluzione di problemi di ottimizzazione a grandissime dimensioni e per addestramento di particolari classi di “macchine ad apprendimento”. Tale attività ha già prodotto -‐ un lavoro su una nuova tecnica per addestramento di un rete neurale che è stata sottomesso ad una delle riviste più rilevanti nel campo del “data mining”; -‐ un lavoro su una nuova tecniche di decomposizione per problemi di ottimizzazione a grandi dimensioni con applicazione all’addestramento di una SVM che sta per essere sottomesso ad una importante rivista nel campo dell’ottimizzazione non lineare; ed ha permesso di avviare dei nuovi lavori per ottenere dei metodi ottimizzazione in grado di affrontare efficientemente problemi ad enormi dimensioni studiando e definendo -‐ tecniche di decomposizione combinate con tecniche di stime dei vincoli attivi -‐ algoritmi paralleli globalmente convergenti Tutti i precedenti risultati saranno contenuti nella tesi di dottorato. E’ da notare ed apprezzare che, parallelamente alla precedente attività di ricerca, il dottorando si è dedicato con molto impegno a -‐ completare la sua preparazione con uno studio individuale e la partecipazione ad una scuola internazionale -‐ collaborare alla attività didattica ricoprendo il ruolo di tutor dei corsi di Ricerca Operativa e Ottimizzazione dei Sistemi Complessi -‐ trasferire le sue competenze nel campo del controllo ottimo di traiettorie partecipando anche ad una competizione internazionale ottenendo un significativo risultato. La tesi dal titolo: Decomposition Methods for Machine Learning. Dottorandi iscritti al Dottorato di Ricerca Operativa con proroga che sono stati ammessi all’esame finale. -‐ REALE Alessandra 26° ciclo: (delibera CD del 29 Aprile 2014); -‐ MINNETTI Valentina 25° ciclo (2 anni di proroga per motivi di salute deliere CD del 26/11/2013 e 28/11/2014) REALE Alessandra: Titolo della tesi: Applications of Combinatorial Optimization arising from large scale Census Surveys. MINNETTI Valentina. Titolo della tesi: On the parameters of the Electre Tri method: a proposal of a new two step procedure. Archiviazione: Dottorato ABRO/Rinnovo 31°ciclo File: Relazione attività dottorandi a.a.2013/2014
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