Laurea Specialistica in Ingegneria Elettronica

Orientamento:

Circuiti e algoritmi per l’elaborazionedell’informazione

Università di Roma “La Sapienza”Facoltà di Ingegneria

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Circuito:

Algoritmo:

Segnale: una qualsiasi espressione fisica (acustica, elettrica,ottica, ecc.) in cui sono contenuti segni riconoscibili.Esempi: voce, immagine, video,…

Vg(t)

R

vout(t)

+

_

L

+RC T

x[n]

a

y[n]

[ ] [ ] [ ]1y n x n ay n= + !

Analogico(o a tempo continuo)

Numerico(o a tempo discreto)

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Esempio: circuito o filtro numerico (o “a tempo discreto”)

convertitoreanalogico-digitale

convertitoredigitale-analogico

CIRCUITO(FILTRO)

Signal Processing “classico”

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Intelligent Signal Processing (ISP)Terminologia consolidata per indicare un insieme dimetodologie basate sul concetto di apprendimento direttodai dati (“model-free”)

Reti neurali artificiali (ANN)Adattabilità, robustezza, “data-oriented”

Fuzzy Logic (FL)Interfaccia tra linguaggio naturale e rappresentazione matematica

Evolutionary Computing (EC)Capacità di “inventare” nuove soluzioni, imitazione di modelli biologici,…

Support Vector Machines, Soft Computing, Intelligenza artificiale…

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

OBIETTIVI

Fornire metodologie e strumenti per:

• modellamento, analisi, sintesi e progetto di circuiti di tipotradizionale (analogici, numerici, elettromeccanici)

• analisi e sviluppo di algoritmi e circuiti di tipo innovativo:reti neurali e neurofuzzy, circuiti intelligenti, algoritmi di tipoevoluzionistico,…

• analisi e sviluppo di algoritmi e circuiti per problemi dimachine learning, riconoscimento, classificazione,…

Temi di ricerca

- Algoritmi e architetture circuitali- Machine Learning per il trattamento dei segnali- Reti neurali artificiali- Array Processing- Pattern Recognition- Principal e Independent Component Analysis- Blind Signal Processing- “Intelligent” Circuits- Soft Computing- Data-driven Modeling- Tecnologie contactless (RFID, NFC, ZigBee, …)....

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Multimedialità

Rilevazioni sismicheSonar

Impattoambientale

Imaging acusticoin medicina

Elaborazione di segnali audio

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Elaborazione di segnali audio in ambienti riverberanti

Riverbero: fenomenocomplesso dovuto ariflessione, rifrazione ediffusione delle onde sonorein un ambiente chiuso

Risposta impulsiva di una stanza

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Applicazioni• Localizzazione ed inseguimento di sorgentisonore tramite schiere di microfoni e algoritmidi particle filtering e swarm intelligence(videoconferenze, telesorveglianza, …)

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Reti neurali artificiali

Fotografia di una Fotografia di una rete neurale biologicarete neurale biologica

Schema di una Schema di una rete neurale artificialerete neurale artificiale

Neuroni biologiciNeuroni biologici

w1

w2

w3

x1

x2

x3

Σ f OUT

Schema di neurone artificialeSchema di neurone artificiale

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

Segmentazione semantica di immagini eclassificazione simbolica

Classificazione simbolica: attribuzione di una classe sulla base dellecaratteristiche simboliche del grafo semantico (definizione di opportunemetriche in spazi simbolici)

Segmentazione classica

Segmentazione semantica

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

• Riconoscimento di volti• Segmentazione semantica di segnali audio

(riconoscimento del genere musicale)

Applicazioni • Segmentazione neurofuzzy di immagini

• Riconoscimento di segnali stradali

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

• Cross-predizione spazio-temporale di sequenze legatea fenomeni reali (agentiinquinanti, fenomeniidrogeologici, ecc.)

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

0 100 200 300 400 500 600 700 800

steps temporali

A

B

CD

E

F

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

• Sviluppo di sistemi embedded e di sensoristica di bordo perapplicazioni di infomobilità, car entertainment, sicurezza, trasportoe logistica in ambito stradale, ferroviario e nautico.

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

GENERALI

• Matematica (Calcolo numerico, Metodi matematici per l’ingegneria, …)

• Fisica (Fisica superiore)

• Elettromagnetismo (Microonde, Circuiti a microonde)

• Elettronica (Elettronica analogica, Teoria dei circuiti elettronici, …)

• Telecomunicazioni (Comunicazioni elettriche)

CONTENUTI FORMATIVI - 1

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

SPECIFICI

•• Teoria dei circuiti (analogici e numerici)

• Tecniche di riconoscimento e classificazione (circuiti e

algoritmi per il riconoscimento)

• Metodologie di soft computing (reti neurali, logica fuzzy,

algoritmi genetici,…)

• Trattamento del segnale audio

• Elaborazione delle immagini

CONTENUTI FORMATIVI - 2

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

SBOCCHI PROFESSIONALI

In comune con gli altri orientamenti:• Innovazione e sviluppo della produzione• Progettazione avanzata• Pianificazione e programmazione• Gestione

dei sistemi elettronici per l’uomo e per l’ambiente, nei settorimanifatturiero e dei servizi, nelle amministrazioni pubbliche,nella libera professione.

Competenze specifiche acquisite:• Progettazione, sviluppo e testing di sistemi per iltrattamento dei segnali e dell’informazione (audio,immagini, video,…)

Circuiti e algoritmi per l’elaborazione dell’informazione

COLLABORAZIONI E CONVENZIONI

LABORATORI• Laboratorio ISPAMM (Intelligent Signal Processing and Multimedia)

• Laboratorio di reti neurali

CONTATTI• raffaele.parisi@uniroma1.it