PIANO DELLE RICERCHE PER L’ANNO 2002 · consuntivo e programma delle attivitÀ di ricerca 1...

DIPARTIMENTO di INFORMATICA e SISTEMISTICA POLO DELLE SCIENZE E DELLE TECNOLOGIE

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI NAPOLI “Federico II”

PIANO DELLE RICERCHE PER L’ANNO 2002 (Allegato 1.1 al verbale del Consiglio del 25/09/01)

Capitolo 1

Struttura e attività del Dipartimento

1 PREMESSA 3

2 ORGANI E PERSONALE DEL DIPARTIMENTO 3 2.1 ORGANI 3 2.2 PERSONALE DOCENTE E RICERCATORE 3 2.3 PERSONALE NON DOCENTE 5

3 LOCALI E STRUTTURE DI SUPPORTO ALLA RICERCA 5 3.1 LOCALI PER STUDI E LA BORATORI 5 3.2 SERVIZI DEL DIPARTIMENTO 6

3.2.1 Segreteria Didattica 6 3.2.2 Biblioteca 6 3.2.3 Laboratori scientifici, didattici e servizi di calcolo 6

4 ATTIVITÀ DIDATTICA 13 4.1 CORSI DI DIPLOMA 13 4.2 CORSI DI LAUREA 14 4.3 CORSI DI DOTTORATO 16

5 ATTIVITÀ DI RICERCA DEL DIS 16 5.1 SETTORI 16 5.2 FONTI DI FINANZIAMENTO 16 5.3 RICERCA DIPARTIMENTALE 17 5.4 RICERCA SUL TERRITORIO 18 5.5 COLLABORAZIONI CON ALTRE UNIVERSITÀ E CENTRI DI RICERCA 19

6 CONCLUSIONI 19

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Capitolo 1

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PIANO DELLE RICERCHE PER L’ANNO 2002

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DIP-.INFORMAT_SISTEMIS_pianoricerche_ 2002.doc

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Capitolo 2

CONSUNTIVO E PROGRAM MA DELLE ATTIVITÀ DI RICERCA

1 SETTORE:AUTOMATICA E SISTEMI 21 1.1 ROBOTICA E AUTOMAZIONE INDUSTRIALE 21 1.2 INGEGNERIA DEL CONTROLLO 22 1.3 TEORIA DEI SISTEMI E DEL CONTROLLO 24 1.4 CONTROLLO DI SISTEMI A EVENTI DISCRETI E AUTOMAZIONE INDUSTRIALE 25

2 SETTORE:ECONOMIA ED ORGANIZZAZIONE AZIENDALE ERRORE. IL SEGNALIBRO NON È DEFINITO.

2.1 L'INNOVAZIONE TECNOLOGICA ED ORGANIZZATIVA NELLE IMPRESE A MEDIA ED ALTA TECNOLOGIA (SETTORI INFORMATICA E PERSONAL COMPUTER, TELECOMUNICAZIONI , AERONAUTICO, MECCANICO) E NELLE IMPRESE TRADIZIONALI. ERRORE. IL SEGNALIBRO NON È DEFINITO.

3 SETTORE: INGEGNERIA INFORMATICA 27 3.1 ARCHITETTURA E VALUTAZIONE DEI SISTEMI EDP (GRUPPO DI RICERCA SULL’INFORMATICA

DISTRIBUITA – GRID) 27 3.2 INGEGNERIA DEL SOFTWARE 35 3.3 SISTEMI EVOLUTI DI BASI DI DATI 37 3.4 VISIONE ARTIFICIALE 38

4 SETTORE: MISURE 40 4.1 CALCOLATORI DI MISURA 40

5 SETTORE: RICERCA OPERATIVA 42 5.1 MODELLI E METODI DI OTTIMIZZAZIONE DISCRETA E SU RETE. PIANIFICAZIONE E CONTROLLO

DELLE RETI DI TRAFFICO. MODELLI E METODI PER LA PIANIFICAZIONE E IL CONTROLLO DELLA PRODUZIONE. 42

6 CONCLUSIONI 44


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Capitolo 1

Struttura e attività del Dipartimento

1 Premessa Il presente documento descrive il piano di attività del Dipartimento di Informatica e Sistemistica (DIS) per l’anno 2002, con particolare riferimento all’attività di ricerca.. § In questo capitolo 1 si presenta la situazione del Dipartimento ad oggi, con riferimento all’organico,

alle risorse strumentali e di spazio, all’impegno didattico e all’attività di ricerca in generale del Dipartimento, ponendo in evidenza le principali variazioni avute con riferimento all'anno precedente.

§ Nel capitolo 2 viene presentato il piano delle ricerche, strutturato secondo i settori di ricerca presenti nel Dipartimento. Per ciascun settore, oltre al piano per il 2002, viene anche fornito un consuntivo dell’attività svolta nel 2000.

2 Organi e personale del Dipartimento

2.1 Organi La composizione degli organi dipartimentali al 31/12/2000 è riportata di seguito: Direttore: Prof. B. Fadini Giunta: Professori di prima fascia: B. Fadini, F. Garofalo, F. Cennamo, C. Savy, A. Sforza;

Professori di seconda fascia: P. Chiacchio, A. Pironti, M. Vento; Ricercatori: P. Maresca; Segretario Amministrativo: G. Rongione; Personale non docente: G. Vitagliano.

Consiglio: Al 31.12.2000 il Consiglio è costituito da: n. 13 professori di prima fascia, n. 10 professori

di seconda fascia, n. 12 ricercatori, n. 3 rappresentanti del personale non docente, n. 3 rappresentanti degli studenti di dottorato.

Il segretario amministrativo è: Gabriella Rongione

2.2 Personale docente e ricercatore Il personale docente, ricercatore in servizio al 31/12/2000 è riportato di seguito:

PROFESSORI DI PRIMA FASCIA CATTEDRA/ SETT. DISCIPLINARE Ambrosino Giuseppe Controlli Automatici Baccigalupi* Aldo Misure elettriche ed elettroniche Celentano Giovanni Teoria dei Sistemi Cennamo Felice Misure Cordella Luigi Pietro Fondamenti di Informatica Garofalo Francesco Controllo dei Processi De Carlini Ugo Sistemi operativi


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Fadini Bruno Calcolatori Elettronici Iannello* Giulio Sistemi di elaborazione delle

informazioni Langella Antonio Misure Elettroniche Mazzeo Antonino Sistemi di elaborazione delle

informazioni Sansone Lucio Ingegneria del Software Savy Carlo Fondamenti di Informatica PROFESSORI DI II FASCIA CATTEDRA/ SETT. DISCIPLINARE Amato Francesco Automatica Chiacchio Pasquale Automatica Chianese Angelo Fondamenti di Informatica Corti Eugenio Economia ed Org. Aziendale D'Alessio Alessandra Metodi numerici per l'ingegneria Martinucci Franco Fondamenti di Informatica Pironti* Alfredo Automatica Russo Stefano Sistemi di elaborazione delle

informazioni Sforza Antonio Ricerca Operativa Vento Mario Sistemi di elaborazione delle

informazioni Ventre Giorgio Sistemi di elaborazione delle

informazioni

RICERCATORI SETTORE Angrisani Leopoldo Misure Elettriche ed Elettroniche Ariola* Marco Automatica Caccavale Fabrizio Automatica Di Lucca Giuseppe Antonio Sistemi di elaborazione dell’informazione Fasolino Annarita Sistemi di elaborazione dell’informazione Foggia Pasquale Sistemi di elaborazione dell’informazione Maresca Paolo Sistemi di elaborazione dell’informazione Picariello Antonio Sistemi di elaborazione dell’informazione Romano* Luigi Sistemi di elaborazione dell’informazione Sansone Carlo Sistemi di elaborazione dell’informazione Villani Luigi Automatica Vittorini Valeria Sistemi di elaborazione dell’informazione (con asterisco * i docenti acquisiti nell’ultimo anno) Al 31.12.2000, facevano parte del Dipartimento: • n. 13 professori di I fascia • n. 10 di II fascia; • n. 12 ricercatori. Al personale in organico di cui sopra vanno aggiunti:


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• 15 docenti esterni (supplenti di altre università o dipartimenti, contrattisti) • 18 Borsisti post laurea o equiparati (inclusi i dottorandi) • 4 assegnisti.

2.3 Personale non docente Il personale non docente del Dipartimento, in servizio al 31/12/2000 è riportato di seguito: PERSONALE NON DOCENTE LIVELLO Costantino Flora V Cudillo Michelangelo VI D’Arienzo Francesco IX D'Auria Adriana VII Delosa Vincenzo VIII Leone Giovanna V Levantino Salvatore VII Lomasto Raffaela VII Marino Rosario X Mastropaolo Silvana VII Oliviero Gennaro VII Palomba Andrea X Pastore Giovanni V Rongione Gabriella VIII Serra Vincenzo VII Ucciero Pasquale IV Veneruso Pasquale V Vitagliano Generoso IX Volpicelli Immacolata VII Volpicelli Sabato VIII Al 31.12.2000, facevano parte del Dipartimento: • 13 unità di personale tecnico • 7 unità di personale amministrativo

Va sottolineato che, oltre alle attività di ricerca e di didattica proprie del Dipartimento, il Dipartimento

stesso è fortemente impegnato in attività di servizio per gli studenti di tutta la Facoltà. In particolare 11 unità sono assegnate a servizi didattici generali (Segreteria didattica, CSIF e LIDDIS), meglio specificati nel seguito.

3 Locali e strutture di supporto a lla ricerca

3.1 Locali per studi e laboratori Il Dipartimento è suddiviso tra le seguenti sedi:


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• via Claudio, palazzina ex Elettrotecnica: sede principale (mq. 1193); • via Claudio, palazzina Trasporti: Ricerca Operativa e LIDDIS (mq. 120); • P.le Tecchio, piano terra e I piano: CSIF(mq. 350 ); Va peraltro considerato che sono in atto lavori di sopraelevazione della palazzina di via Claudio, al termine dei quali il Dipartimento godrà di spazi maggiori e con minore dispersione; nelle more, tuttavia il Dipartimento subisce ulteriori disgregazioni, in quanto parte di esso ha dovuto lasciare i locali di via Claudio ed essere ospitato in via transitoria a piazzale Tecchio ed alla Mostra d'Oltremare. Anche l'agibilità dei laboratori ha così subito gravi limitazioni.

3.2 Servizi del Dipartimento

3.2.1 Segreteria Didattica Tra i servizi offerti dal Dipartimento vi è quello della Segreteria Didattica che serve anche i

Dipartimenti di Ingegneria Elettrica (DIE)e di Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni (DIET), i 4 corsi di laurea del settore di Ingegneria dell'Informazione e quello di Ingegneria elettrica.

3.2.2 Biblioteca La Biblioteca è servizio comune con i dipartimenti DIE e DIET ed è aperta sia ai docenti e

ricercatori che agli studenti. Il personale addetto fa capo agli altri dipartimenti.

3.2.3 Laboratori scientifici, didattici e servizi di calcolo Nell'ambito dell'attività di didattica e di ricerca condotta nel DIS si fa uso di diversi laboratori

opportunamente equipaggiati per adempire al loro scopo. È qui di seguito riportato l'elenco di tali laboratori, la descrizione delle principali attività che in essi sono svolte e le rispettive caratteristiche tecniche:

• Centro Servizi Informatici di Facoltà - CSIF (laboratorio di didattica)

• Laboratorio Didattico di Informatica del DIS - LIDDIS (laboratorio didattica)

• Laboratorio Rete Dipartimentale (laboratorio di ricerca) • Laboratorio di Informatica (laboratorio ricerca) • Laboratorio PRISMA (laboratorio di didattica e ricerca) • Laboratorio di Automazione industriale (ricerca) • Laboratorio di Misure (laboratorio di didattica e ricerca) • Laboratorio di Visione Artificiale (laboratorio di ricerca) • Laboratorio di Tecnologie dei Sistemi di Controllo (laboratorio di

didattica) • Ricerca Operativa (laboratorio di didattica)

I laboratori denominati “di ricerca” sono anche a supporto delle attività didattiche legate alle tesi di laurea.


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3.2.3.1 Centro Servizi Informatici di Facoltà - CSIF (laboratorio di didattica) Il CSIF si presenta alla Facoltà come una struttura complessa ed articolata in grado di rispondere alle

numerose e differenti richieste di sistemi informatici per la didattica avanzate da tutti i settori dell’Ingegneria. Vengono messi a disposizione della popolazione di studenti, che numerosa frequenta giornalmente la decina di aule e laboratori attrezzati in esso presenti, più di un centinaio di sistemi organizzati in diverse isole funzionali. Il CSIF è oggi una realtà significativa e riconosciuta per i servizi offerti a tutta la Facoltà tra i quali si ricordano: • gestione e controllo di sistemi eterogenei, caratterizzati da tecnologie molto diverse l'una dall'altra

(ad aule con cluster di workstation si affiancano aule con personal computer o aule con semplici terminali, sistemi audio video e cablaggi strutturati);

• monitoraggio e tuning della rete; • interventi sistemistici su un elevato numero di apparecchiature; • accoglienza e guida di un pubblico numeroso e con domande che coprono tutto lo spettro di

esperienze di informatica richieste dai corsi di informatica e non presenti in facoltà. • erogazione di corsi e seminari su tematiche di base dell'informatica.

Tutto ciò con personale preposto alla gestione carente in numero ma altamente impegnato e professionale.

L’asse portante del progetto che ha guidato la trasformazione del Centro di Calcolo di Facoltà nell’attuale CSIF è la realizzazione di isole con caratteristiche e regole di accesso diverse ma opportunamente integrate tra loro. La organizzazione in isole garantisce la distribuzione delle richieste e la possibilità di programmare nel tempo opportune politiche di ammodernamento tecnologico per offrire servizi che siano quanto più possibile allineati con i tempi e con gli obiettivi della formazione universitaria.

Tra le diverse isole realizzate si ricorda l'aula didattica multimediale costituita da 33 Personal Computer capaci di eseguire con sufficiente velocità le applicazioni più diffuse in ambiente MS-DOS/Windows (CAD, Matlab, ecc.) e connessi mediante rete locale ad un server di classe workstation con potenza adeguata.

Sono altresì presenti altre isole di Personal Computer destinate alle attività esercitative degli studenti e un’aula attrezzata per il CAD.

Inoltre è attiva da tempo un'aula di Network Computer per consentire l'accesso ad Internet come occasione di studio e di ricerca.

Una delle aule è stata progettata con dischi rigidi removibili per permettere di avviare i sistemi nella modalità desiderata (Linux, Windows 98, Windows NT) mediante la semplice inserzione di una cartuccia. In assenza di cartuccia i sistemi operano secondo la modalità del boot remoto configurandosi come sistemi WINDOWS.

Presso il CSIF è inoltre presente una realtà dedicata interamente ai sistemi iMac della Apple. Infine completa il quadro dei servizi didattici, erogati dal CSIF a tutti i corsi della Facoltà, la

realizzazione di un’aula per videoconferenze. La disponibilità di tecnologie avanzate per la videonconferenza e di personale tecnico di supporto permette, difatti, di svolgere in questa aula molte di quelle attività (giornate di studio, seminari, convegni, etc.) che oggi molti docenti sono costretti a tenere in strutture esterne con disagi immaginabili.


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3.2.3.2 Laboratorio Didattico di Informatica del DIS - LIDDIS (laboratorio di didattica)

Il LIDDIS è il Laboratorio didattico di informatica del Dipartimento a cui hanno fatto riferimento, in questi ultimi anni, soprattutto gli studenti dei corsi del triennio di ingegneria informatica. Purtroppo, il laboratorio è stato chiuso per molti mesi a cusa dei lavori citati. Nel laboratorio sono attive sperimentazioni riguardanti lo sviluppo di: • reti logiche basate su componenti di tipo discreto o integrato; • sistemi a microprocessore basati su tool specificamente sviluppati o su hardware di tipo dedicato; • sistemi operativi; • sistemi di gestione di basi dati.

Il laboratorio dispone di una rete di PC operanti in ambiente Windows e Linux.

3.2.3.3 Laboratorio Rete Dipartimentale (laboratorio di ricerca) Attività

Il Dipartimento di Informatica e Sistemistica dell'Università di Napoli è dotato di una infrastruttura di rete interna basata su standard Ethernet IEEE 802.3. è in corso il potenziamento della rete che prevede la migrazione verso lo standard Fast Ethernet e la sostituzione di alcune dorsali in rame con conduttori in fibra ottica. Tale rete consente da un lato la connessione dei sistemi di elaborazione di servizio e personali del Dipartimento stesso, dall'altro consente l'accesso da tali sistemi alla rete interdipartimentale di Facoltà, anche essa basata su standard Ethernet, a quella di ateneo ed alla rete globale (Internet), tramite collegamento al polo napoletano della rete GARR.). A causa dei lavori citati, il laboratorio è stato spostato presso la Mostra d'Oltremare e la prevista migrazione è stata rinviata. Apparecchiature

Alcuni dei sistemi elencati di seguito sono gestiti in comune con altri Dipartimenti o Centri Interdipartimentali dell'Università di Napoli.

Le apparecchiature di rete ubicate presso il Dipartimento sono: • DEC repeater 90 FA fibra ottica/Ethernet IEEE 802.3 (10 base 5) per il collegamento con il

LIDDIS • Tre armadi di piano con ingresso su fibra ottica ed uscita tramite repeater cablaggio strutturato

per 120 punti complessivi • Sistema router CISCO, con interfaccia verso il backbone di Ateneo (linea a 2 Mbit con il

CDS). • Sistema Router CISCO AGS+, con interfacce verso LAN FDDI e DSU ATM. • Sistema di rete DSU per rete ATM.

Personale


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Il Laboratorio è gestito dal personale del Laboratorio di Informatica del Dipartimento

3.2.3.4 Laboratorio di Informatica (laboratorio di ricerca) Attività

Il laboratorio di Informatica è una struttura dedicata ad attività di tesi e di ricerca nell’ambito dei Corsi di Laurea del Settore dell’Informazione e del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettronica e Informatica. Il laboratorio, a seguito dei lavori di ristrutturazione della palazzina di v. Claudio, è attualmente dislocato in parte presso i locali della Mostra d'Oltremare.

Il laboratorio comprende le apparecchiature per le attività di ricerca sulle architetture di calcolo e di rete ad alte prestazioni. In particolare, le principali apparecchiature disponibili sono:

• biprocessori Pentium II 450 Mhz con sistema di I/O costituito da 12 dischi SCSI U2W per complessivi 108 Gbyte

• biprocessore Pentium II 650 Mhz con sistema di I/O costituito da 2 dischi Ultra DMA/66 per complessivi 41 Gbyte

• workstatation Sun SuperSPARC e UltraSPARC di varia potenza e configurazione • workstation basate su Pentium II di varia potenza e configurazione • rete Myrinet con due switch e 8 adattatori (1.2 Gbps) • rete Ethernet basata su switch con end point a 100 e 1000 Mbit/s (Fast e Gigabit Ethernet)

Il laboratorio comprende inoltre le apparecchiature per le attività di ricerca sulle architetture di rete ed le applicazioni della telematica e sulle architetture ed applicazioni del software distribuito. Relativamente al primo filone di ricerca è disponibile un sistema di reti locali su differenti tecnologie (Fast Ethernet, ATM) all’interno del quale sono disponibili nodi di rete IP commerciali e sperimentali. Su tale infrastruttura sono disponibili sistemi server e client con capacità di elaborazione multimediale e dotati di periferiche quali telecamere, VCR, sistemi di registrazione. Relativamente al secondo filone di attività è un cluster di server e di client dotati di ambienti avanzati per lo sviluppo di software distribuito per linguaggi di programmazione quali CORBA e JAVA. Particolare attenzione è data alle tecnologie software per sistemi web-based ed alle applicazioni delle tecnologie di interfacciamento con sistemi di comunicazione cellulari. Personale

Il Laboratorio è gestito dai ricercatori e dal personale del Laboratorio di Informatica del Dipartimento

3.2.3.5 Laboratorio PRISMA – Progetti di Robotica Industriale Servo-Meccanismi e Automazione (laboratorio di didattica e ricerca)

Attività Anche le attività di questo laboratorio sono state sospese a causa dei lavori in corso. A regime, esso sviluppa le seguenti attività:


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• Esercitazioni nell'ambito dei corsi di Robotica Industriale, Ingegneria e Tecnologie dei Sistemi di Controllo, Tecnologie dei Sistemi di Controllo (D.U.)

• Visite dimostrative nell'ambito dei corsi di Controlli Automatici, Robotica Industriale, Ingegneria e Tecnologie dei Sistemi di Controllo, Tecnologie dei Sistemi di Controllo (D.U.)

• Svolgimento di Tesi di Laurea in Automatica • Supporto alle attività di ricerca sui temi: Controllo di robot, Controllo di sistemi a eventi,

Automazione industriale Apparecchiature • Sistema di manipolatori cooperanti costituito da due robot industriali COMAU SMART-3 S a 6 assi

con controllori ad architettura aperta C3G; uno dei robot è montato su una slitta attuata • Nastro trasportatore bidirezionale sensorizzato • Architettura di controllo per la cella robotizzata basata su controllore SLC 5/04 e sistema di

supervisione RSView • Robot planare a due assi IMI • Due sensori di forza/coppia ATI FT-30/100 • Apparecchiature di supporto (Personal computer, schede DSP, oscilloscopio, generatore di funzioni,

analizzatore dati, stazione audiovisiva) Personale • Nessuna unità di personale tecnico è destinata al laboratorio. Il numero e la complessità delle attività

correnti richiederebbe la messa a disposizione di almeno una unità di personale tecnico e la costituzione di una dotazione di fondi da destinare alla manutenzione ordinaria.

3.2.3.6 Laboratorio di Automazione Industriale (laboratorio di ricerca) Responsabile: Prof. Pasquale Chiacchio Attività: - Ricerca sul controllo di sistemi a eventi discreti - Tesi di Laurea Apparecchiature: - n. 1 sistema PLC Siemens S5/115 - n. 2 PC con software per sviluppo, supervisione, simulazione Personale: nessuna unità di personale tecnico

3.2.3.7 Laboratorio di Misure (laboratorio di didattica e ricerca)


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Attività Nel 1999, presso i Dipartimenti di Informatica e Sistemistica e di Ingegneria Elettrica, erano in

funzione un Laboratorio Didattico di Misure Elettriche ed Elettroniche ed uno di Ricerca. Il Laboratorio Didattico di Misure Elettriche ed Elettroniche, dislocato in alcuni locali dei suddetti

Dipartimenti, serviva un notevole bacino di utenza didattica (circa 500 studenti/anno). In particolare, il Laboratorio Didattico era attrezzato per svolgere le esercitazioni sperimentali di 12 Corsi dell'area Misure Elettriche ed Elettroniche, per i quali detti laboratori sono insufficienti:

Nel Laboratorio di Ricerca di Misure Elettriche ed Elettroniche si svolgono le attività sperimentali legate allo sviluppo di diverse ricerche:nel settore.

Purtroppo, i laboratori di Misure sono stati chiusi, sempre a causa dei lavori, a partire da giugno 1999. È peraltro previsto, a valle della nuova ripartizione degli spazi in seguito ai lavori di ampliamento dei locali del DIS, un significativo ampliamento dei locali destinati a laboratorio di misure. Ne seguirà una riorganizzazione dei laboratori stessi e della relativa didattica. Apparecchiature A seguito della citata riorganuizzazione, le apparecchiature stesse saranno ristrutturate ed aggiornate. Personale Nessuna unità di personale tecnico è attualmente destinata ai suddetti laboratori. Il numero e la complessità delle attività correnti richiederebbe la messa a disposizione di almeno una unità di personale .

3.2.3.8 Laboratorio di Visione Artificiale (laboratorio di ricerca) Il laboratorio è dotato delle seguenti apparecchiature: • 1 sistema costituito da un image processor IMAGING FG-151, da un host computer, da una

telecamera e da un sistema di illuminazione, per l’acquisizione ed il trattamento delle immagini 2D e 3D. Una libreria di sistema fornisce delle funzioni, richiamabili da programmi in linguaggio C, che implementano operazioni di base per l’elaborazione di immagini. L’architettura dell’image processor, basata su un DSP con architettura Harvard e 4 convolver che lavorano in parallelo, permette di ottenere prestazioni molto elevate anche nel caso di elaborazioni computazionalmente onerose quali la correlazione tra immagini.

• 1 sistema costituito da una scheda IMAGING FG-100, da un host computer, da una telecamera e da un sistema di illuminazione, per l’acquisizione ed il trattamento delle immagini 2D e 3D. Anche per questo sistema è possibile sviluppare del software per l’elaborazione di immagini utilizzando una particolare libreria. Essendo la profondità del pixel pari a 12 bit, è possibile lavorare con immagini a 256 livelli di grigio e 3 piani di overlay monocromatico oppure gestire immagini a colori con 16 livelli per ognuna delle componenti fondamentali. La particolare architettura della scheda (feedback tra l’ingresso dalla telecamera ed uscita della memoria video, presenza di look-up tables sull’anello di feedback e tra l’uscita della memoria video ed il convertitore analogico digitale per la sintesi del


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segnale videocomposito) permette di realizzare alcune semplici operazioni in real time. • 1 workstation SUN SPARCstation IPX • 1 workstation SUN SPARCstation 20 con lettore CD-ROM • Tali workstation sono utilizzate per lo sviluppo di software per l’elaborazione di immagini sotto

ambiente X11R5. • 1 scanner ottico in bianco/nero ed 1 scanner ottico a colori per l’acquisizione di documenti cartacei

in formato A4. • 2 tavolette grafiche per l’acquisizione di grafica on-line • una rete di laboratorio basata su sistema operativo di rete Novell e costituita da 5 stazioni di lavoro

basate su personal computers, da una stampante laser Apple Laser Writer IIlx per la stampa di documenti in formato PostScript, da due stampanti laser Olivetti PG 306 e da un server di rete con disco condiviso da 45 Gigabyte.

3.2.3.9 Laboratorio di Tecnologie dei Sistemi di Controllo (laboratorio di didattica) Attività • Esercitazioni nell'ambito dei corsi di Tecnologie dei Sistemi di Controllo (Corsi di Laurea e Diploma

Universitario) • Sviluppo di Tesi di Laurea

Anche le attività di questo laboratorio sono state notevolmente ridotte a causa dei lavori in corso. È prevista una migliore sua sistemazione nei nuovi locali. Apparecchiature 12 Sistemi PLC Allen-Bradley con collegamento in rete DH+ Software di simulazione e progettazione per sistemi PLC: CADEPA e SPEX Personale Nessuna unità di personale tecnico è destinata al laboratorio

3.2.3.10 Ricerca Operativa (laboratorio di didattica e ricerca). Attività

Il laboratorio didattico di Ricerca Operativa è impiegato nelle esercitazioni dei corsi di Ricerca Operativa e Ricerca Operativa II. Le esercitazioni sono state incentrate sulla risoluzione al calcolatore di numerosi problemi decisionali (pianificazione della produzione e distribuzione di beni, erogazione di servizi). In particolare, è stato illustrato l’impiego dei principali metodi quantitativi descritti nei corsi: Programmazione Lineare, Programmazione Intera, Problema del Trasporto, Problema dell’Assegnazione, Ottimizzazione su Rete, Project Scheduling (PERT e CPM), Programmazione Dinamica, Gestione di Scorte, Teoria delle Code.

Apparecchiature Al momento il laboratorio dispone di: • n. 9 PC Pentium,


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• n. 4 stampanti, • n. 1 scanner, • n. 1 tavoletta grafica, • n. 2 masterizzatori

e di software per l’ottimizzazione (LINDO, CPLEX, XPRESS, WinProject, SuperProject e TMODEL). Personale Nessuna unità di personale tecnico è destinata al laboratorio

4 Attività didattica Il Dipartimento è pesantemente coinvolto nell'attuale didattica della Facoltà di Ingegneria,

basata sul modello facente capo alla tabella XXIX che, sebbene a sua volta in fase di superamento da parte dei noti nuovi orientamenti didattici generali, ha costituito per gli anni '90 una significativa evoluzione. Nell'ordinamento corrente, infatti i settori di attività del Dipartimento hanno trovato una collocazione nei curricula significativamente più ampia di quanto non accadesse nel precedente ordinamento didattico.

La revisione della strutturazione dei settori dell'Ingegneria, prima articolata in "civile" ed "industriale", ora arricchitasi con il settore dell'Ingegneria dell'Informazione, vede il Dipartimento impegnato come componente fondamentale nel corso di laurea in Ingegneria informatica e con il Dipartimento di Elettronica e telecomunicazioni in quelli in Ingegneria Elettronica e in Ingegneria delle Telecomunicazioni. La istituzione del corso di laurea in Ingegneria Gestionale vede fortemente impegnata la componente economico-gestionale del Dipartimento. Il Dipartimento, poi, fornisce insegnamenti a tutti i corsi di laurea in ingegneria. I corsi di Diploma (tra cui il Diploma in Ingegneria informatica) hanno aperto un ulteriore ampio fronte alle attività didattiche del Dipartimento.

4.1 Corsi di Diploma Al Dipartimento afferiscono, alla data del 31/12/2000, gli insegnamenti riportati di seguito.

Tabella 1: Corsi di diploma: elenco degli insegnamenti

LEGENDA: Co= Contratto, Sr= Supplenza retribuita, Tg= Supplenza a titolo gratuito, Tit = Titolarità, * = Docente Esterno, Sost. Tit = Sostituzione di Titolarità CORSO DOCENTE COPERT. CORSO DI DIPLOMA Calcolo Numerico A. D’Alessio Sr Informatica Calcolatori Elettronici I G. Della Vecchia* Co Informatica Calcolatori Elettronici II A. Picariello Tg Informatica Controlli Automatici L. Villani Sr Informatica Elementi di Automatica I F.Garofalo Sr Informatica


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Elementi di Automatica II S. Chiaverini* Sr Informatica Fondamenti di Informatica I C. Savy Sost. Tit. Informatica Fondamenti di Informatica II U. Scafuri * Co Informatica Fond. di Inf. III e Basi di Dati S. Russo Sr Informatica Fondamenti di Informatica V. Vittorini Sr Meccanica e Infrastrutture Ingegneria del Software A.R. Fasolino Sr Informatica Reti di Calcolatori G. Lieto * Co Informatica Reti Logiche B. Fadini Sr Informatica Sistemi Operativi U. De Carlini Sr Informatica Tecnologie I A. Pironti Tit Informatica Tecnologie II A. Pironti Tit Informatica Teoria dei sistemi M. Ariola Sr Informatica Misure Elettriche ed Elettron. A. Baccigalupi Tg Informatica Fondamenti di Informatica A. Chianese Tg Sc. e Ing. Materiali

4.2 Corsi di Laurea Al Dipartimento afferiscono, alla data del 31.12.2000, gli insegnamenti riportati nella tabella 2; nella tabella 3 sono riportati, alla stessa data, gli impegni didattici dei docenti del Dipartimento presso altre Istituzioni Universitarie.

Tabella 2: Insegnamenti afferenti al dipartimento

LEGENDA: Co= Contratto, Sr= Supplenza retribuita, Tg= Supplenza a titolo gratuito, Tit = Titolarità, * = Docente Esterno, Sost. Tit = Sostituzione di Titolarità CORSO DOCENTE COPERT. C.D.L. INGEGNERIA Analisi dei Sistemi Garofalo Sr Gestionale, Amb. e Territ. Azionamenti e Elettr. Industriale P. Marino* Sr Elettron., Inform., Meccan., Navale Calcolatori Elettronici I B. Fadini Tit Informatica Calcolatori Elettronici G. Iannello Sr Elettrica e Tlc Calcolatori Elettronici A. Picariello Sr Elettronica Calcolatori Elettronici II A. Mazzeo Tit Informatica e Tlc Controlli Automatici II L. Glielmo* Sr Informatica Controlli Automatici G. Ambrosino Sost.Tit Informatica Controlli Automatici L. Sciavicco* Sr Elettronica Controlli Automatici P. Chiacchio Tit Elettrica e Meccanica Controllo dei Processi F. Garofalo Tit Informatica Fondamenti di Informatica I S. Russo Tit Informatica (A-L) Fond. di Informat.+Reti Logiche G. Ventre Sr Tlc I (A-M), Tlc II (A -H) Fond. di Informat.+Reti Logiche De Pietro * Co Elettronica Fondamenti di Informatica I P. Maresca Sr TlcII (O-Z) Inf (Q-Z) Fond. di Informat.+Reti Logiche C. Sansone Sr Tlc I (N-Z) Tlc II (I-M) Fondamenti di Informatica A. D’Acierno* Co Edile Fondamenti di Informatica II C. Savy Sr Informatica Fondamenti di Informatica II M. Vento Tit Elettronica Fondamenti di Informatica II G. Iannello Tit Telecomunicazioni Fondamenti di Informatica L. P. Cordella Tit Aerospaziale, Navale Fondamenti di Informatica A. Chianese Tit Civile, Ambiente


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Fondamenti di Informatica L. Sansone Sr Chimica, Materiali Fondamenti di Informatica F. Martinucci Tit Meccanica Fondamenti di Informatica P. Foggia Tg Gestionale(A-L) Fondamenti di Informatica P. Villani Co Elettrica, Gestionali (M-Z) Impianti di Elab. dell’Informaz. A. Esposito * Co Informatica, Tlc, Gestionale Ing. della conosc. e Sist.Esp. M. Vento Tg Informatica, Aerospaziale. Ingegneria del Software G. A. Di Lucca Sr Informatica Ingegneria e Tecnologie P. Chiacchio Sr Informatica, Elettronica dei Sistemi di Controllo Metodi Numerici per L'Ingegn. A. D' Alessio Tit Informatica Misure per l'Aut. e la Prod. Ind. A. Baccigalupi Tit Informatica Reti di Calcolatori G. Ventre Sr Inform., Telecom. Ricerca Operativa G. Improta* Tit Inform., Telecom. Robotica Industriale B. Siciliano Sr Elettronica, Informatica Meccanica e Gestionale Sistemi di Elaborazione N. Mazzocca* Sr Informatica, Elettronica Sistemi Informativi L. Sansone Sost. Tit Gestion, Infor. e Elettron. Sistemi Operativi U. De Carlini Tit Informatica, Elettronica Strumentazione Elettr. di Mis. F. Cennamo Tit Elettronica Teoria dei Sistemi G. Celentano Tit Informatica, Elettron., Elettr. Teoria dei Sistemi F. Amato Tit Telecomunicazioni Teoria dei Sistemi A. Pironti Sr Aerospaziale Ricerca Operativa A. Sforza Tg Scuola Spec. In Termin. dei Sist Trasp. Fondamenti di Informatica I P. Basile* Co Informatica Fond. di Informat.+Reti logiche A. Pescapè* Co Tlc Fondamenti di Informatica M. Lanna* Co Meccanica

Tabella 3: Insegnamenti impartiti presso altre istituzioni

LEGENDA: Sr= Supplenza retribuita, Tg= Supplenza a titolo gratuito, I = Incarico

CORSO DOCENTE COPERT. ISTITUZIONE Controlli Automatici F.Amato Sr Università della Basilicata Controllo dei Processi F.Garofalo Sr Università di Benevento Fondamenti di Informatica L. Romano Sr Ist. Univ. Navale (NA) Statistica F. Cennamo I Accademia Aeronautica diPozzuoli Fondamenti di Informatica I F. Martinucci I Accademia Aeronautica diPozzuoli Fondamenti di Informatica I L.P. Cordella Sr Univ. Cassino Ingegneria Elettronica Fondamenti di Informatica C. Savy Sr Suor Orsola Benincasa Fondamenti di Informatica II M. Vento Sr Univ. Cassino Ingegneria Elettronica Informatica Applicata P.Foggia Sr Fac. Farmacia – Federico II Calcolatori Elettronici II A. Mazzeo Sr Seconda Univ. di Napoli Ing. e Tec. dei Sist. di Controllo P. Chiacchio Tg Università di Benevento Teoria dei Sistemi G.Ambrosino Sr Accademia Aeronautica Pozzuoli


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Teoria dei Sistemi G. Celentano Sr Ist. Univ. Navale (NA)

Dalle tabelle citate (1,2,3) emergono i seguenti dati significativi:

- nelle discipline afferenti al DIS sono attivi 71 corsi presso l'Ateneo "Federico II" - di questi, 56 sono tenuti da personale del DIS, 15 da personale esterno (in prevalenza a contratto) - per contro il personale del DIS tiene 14 corsi per altre Università.

4.3 Corsi di Dottorato Il Dipartimento concorre ad organizzare le attività del Dottorato di Ricerca in "Ingegneria

dell’Informazione ". Gli studenti con curricula orientati verso l'Informatica e l'Automatica e la Ricerca Operativa (nel 2001: 6 di XIV ciclo, 3 di XV ciclo e 2 di XVI ciclo) svolgono regolarmente le loro attività presso il Dipartimento.

5 Attività di ricerca del DIS Come per gli anni precedenti, il Dipartimento si è mosso lungo tre direttrici: sostegno delle attività

scientifiche dei singoli settori, individuazione di argomenti di ricerca comuni a più settori, risposta alle esigenze di ricerca del territorio.

5.1 Settori Le attività dei singoli settori di ricerca riguardano i seguenti temi:

Automatica e Sistemi Ingegneria del Controllo Teoria dei sistemi e del controllo Robotica e automazione industriale Ingegneria Informatica Ingegneria del Software Visione Artificiale Architettura e valutazione dei sistemi EDP (Gruppo di ricerca sull’informatica distribuita GRID) Misure Calcolatori di Misura Ricerca Operativa Modelli e algoritmi per problemi di ottimizzazione discreta e su rete.

Il consuntivo per le attività 2000 ed il preventivo per le attività 2002 dei gruppi di ricerca sono illustrati nel’capitolo 2.

5.2 Fonti di finanziamento Le attività di ricerca dei settori di cui sopra sono state finanziate nel 2000, oltre che dall’Ateneo, dal

MURST e dal CNR, anche da altri enti nazionali e dai progetti di ricerca europei, come riassunto di seguito:


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a) Finanziamenti nazionali • ASI: sviluppo e verifica mediante simulazione di algoritmi di controllo dinamico per manipolatori

spaziali flessibili a) Finanziamenti europei

• AN.M. – attività di ricerche nell'ambito del progetto C.E. “Clean and Efficient New Transport Approach for Urban :Rationalisation”(CENTAUR)

• NICE: sistemi distribuiti multimediali • ESPRIT: riconoscimento di caratteri (in collaborazione con la OLIVETTI) • ERNET: attività di ricerche nell'ambito del progetto 'European Robotic Network' • ACTS: progetto Nice, Scuola estiva ABC • RECITE: attività di ricerche nell'ambito del progetto 'A Network of Scientic centers to Aid

Industrial Development Through Training' • COST: cost e nice sono la stessa cosa ? • COMPETE: Esprit Project 29933

5.3 Ricerca dipartimentale Già da alcuni anni, il dipartimento ha individuato come tema di ricerca comune a più settori quello

delle applicazioni multimediali su reti ad alte prestazioni e su questo tema ha avanzato all’Ateneo richieste di finanziamento come ricerca dipartimentale e iniziato attività di ricerca in cui sono coinvolti più gruppi. L’attività condotta nel 2000 ha riguardato ancora i settori dell’Automazione Industriale, con applicazioni di teledidattica e controllo remoto, e delle Misure Elettroniche, con applicazioni di virtualizzazione su rete di strumentazione di misura. Tutte le attività hanno poi coinvolto il settore informatico per quanto riguarda il supporto supporto sistemistico alle suddette applicazioni.

Sul tema delle applicazioni multimediali didattiche su reti ISDN è stato ottenuto dalla regione Campania un finanziamento nell'ambito della legge 41, relativo ad un progetto di ricerca denominato “SMART-ISDN: Sistemi Multimediali per l’Accesso Remoto ed il Tele-controllo”, e realizzato in cooperazione con il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione della Seconda Università di Napoli. I finanziamenti ottenuti per la ricerca dipartimentale sono stati integrati con le altre fonti di finanziamento in modo da garantire un'ampia attività di sperimentazione, oltre che un miglioramento delle infrastrutture di rete.

Le attività di ricerca sviluppate nell’ambito del progetto SMART-ISDN sono state relative da un lato alla sperimentazione di applicativi per la interazione remota e la didattica a distanza, dall’altro alla realizzazione di una sperimentazione di controllo a distanza di sistemi di controllo basati su PLC.

Sempre in tale direzione si è avviata una impegnativa attività di ricerca nell’ambito di una serie di progetti, denominata LABNET, e finanziata dal MURST nell’ambito dei progetti di ampliamento delle reti di ricerca nella aree depresse (Legge 488). I quattro progetti componenti la serie sono stati presentati dal Consorzio Interuniversitario Nazionale per l’Informatica (CINI) e dal Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Telecomunicazioni (CNIT) e prevedono la realizzazione di una rete di laboratori avanzati basata su tecnologie di comunicazione a larga banda per l’avvio di una sperimentazione di didattica sperimentale remotizzata. Sempre in tale ambito si è avviata la realizzazione del Laboratorio Nazionale per la Multimedialità, che si pone l’obiettivo di divenire un punto di


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riferimento per attività di ricerca e di formazione avanzata nel settore dell’ICT. In tali attività sono impegnati ricercatori afferenti ai settori Informatica, Misure e Automatica del Dipartimento.

5.4 Ricerca sul territorio Nel convincimento che la crescita scientifico professionale di un dipartimento che opera in settori applicativi come il DIS passi attraverso una collaborazione con enti pubblici e privati presenti sul territorio, il Dipartimento favorisce le attività per conto terzi. Nel 2000 esse si riassumono nelle seguenti: • Comune di Napoli: corsi di formazione • Regione Campania: corsi di formazione • Provincia di Napoli: corsi di formazione • legge reg. n. 41 del 31/12/94 SMART ISDN: Servizi multimediali avanzati per l’interazione

remota ed il telecontrollo su rete ISDN • legge reg. n. 41 del 31/12/94 SMART ISDN: Innovazione Organizzativa: Sperimentazione del

telelavoro in strutture di ricerca • CTS CashPro: Valutazione delle prestazioni di un sistema per il riconoscimento automatico di

banconote • Comune di Portici: progetto del piano urbano di traffico • Consiel: corsi di formazione • Parco Scientifico e Tecnologico di Napoli (TECHNAPOLI): • TELECOM: sperimentazione di reti di comunicazione ad alte prestazioni e sviluppo di applicazioni

multimediali avanzate nei settori della teledidattica e del controllo remoto • ELASIS: ricerche per la semplificazione di una rete elettrica di un'autovettura e studio, progettazione

e realizzazione di un modello di simulazione di centraline elettroniche • CIRA s.p.a: Modellistica, controllo ed automazione di sistemi di interesse aerospaziale • Azienda Napoletana Mobilità - CENTAUR : Clean and Efficient New Transport Approach for

Urban Rationalisation • ARPA: sperimentazione di un ambiente di supporto per la formazione professionale a distanza • Consorzio Mobile 2000: ricerche sui sistemi produttivi innovativi • FIAT- Comune di Napoli: progetto ATENA • Parco Scientifico e Tecnologico di Salerno: Metodologie per la valutazione e sviluppo delle

piccole e medie imprese in un area in ritardo di sviluppo • Scuola Media Statale R. Quartararo: Allestimento e gestione di un sito WEB nell’ambito del

progetto laboratorio a distanza • ITS: Sperimentazione applicazione delle recenti tecnologie di informatica distribuita con aspetti

multimediali nel settore dell’applicazione per la telecollaborazione • SEMA GROUP: Corsi di formazione • B.S.A. (Business Software Alliance): Corsi di formazione • IPM: Valutazione sulla validità scientifica, tecnica ed economica e sulla relativa congruità del Progetti

di ricerca delle società del Gruppo IPM.


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• Comune di Napoli: Predisposizione, sviluppo ed utilizzazione di modelli per la simulazione di sistemi di traffico urbano e per la gestione e il controllo dei sistemi stessi.

• Comune di Marano: Valutazione delle attività relative alle procedure per l’adeguamento del sistema informatico comunale

• TARÌ: Progetto di ristrutturazione hardware e software del sistema di controllo accesso.

5.5 Collaborazioni con altre Università e Centri di Ricerca Si sono consolidate le collaborazioni scientifiche con altre strutture di ricerca territorialmente vicine,

ed in particolare con l'IRSIP, con l'Istituto di Cibernetica del CNR e con il CIRA. Sono inoltre numerose le collaborazioni scientifiche nazionali ed internazionali, nell'ambito dei singoli settori di ricerca.

Da sottolineare è la collaborazione con le altre Università della Campania sia per quanto riguarda le attività di ricerca condotte congiuntamente sia per la organizzazione e tenuta di Corsi di Laurea e di Diploma, come risulta dal precedente § 4. Nel 2000 sono inoltre proseguite le collaborazioni già avviate negli anni precedenti con Università ed altre istituzioni estere, così come ne sono state avviate altre: • per le tematiche del settore del controllo dei robot industriali, si sono avute collaborazioni con:

Laboratoire d'Automatique de Grenoble (LAG), Francia; Università di Poznan, Polonia • per le tematiche del settore delle architetture dei sistemi EDP, si sono avute collaborazioni con:

Università di Lancaster (UK), ICSI di Berkeley (USA), Trinity College (Irlanda), Dublin City University, EPFL (Svizzera), CMD Fokus (Germania), Università di San Diego (USA), Università di Parigi – 6 (FR), Università di Sheffield (UK).

• per le tematiche del settore dell'ingegneria del software, si sono avute collaborazioni con: Università di Durham (UK)

• per le tematiche del settore economico-organizzativo, si sono avute collaborazioni con: Università di Bath (UK), Università di North London (UK), Università di Newcastle upon Tyne (UK), SLOAL School - MIT (USA).

• per le tematiche del settore del riconoscimento di immagini, si sono avute collaborazioni con: Electrical, Computer and Systems Engineering Dept., Renssellaer Polytecnic Inst., Troy, N.Y., USA; Dept. of Computer Science, Computer Vision Center, State University of New York at Stony Brook, N.Y., USA

• per le tematiche del settore della teoria del controllo, si sono avute collaborazioni con: Purdue University, University of California at Santa Barbara

6 Conclusioni Al Dipartimento di Informatica e Sistemistica afferiscono le seguenti unità di personale: (dati al 31.12.2000). • 23 unità di personale docente


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• 12 unità di personale ricercatore • 20 unità di personale tecnico amministrativo • ???14 studenti di dottorato di ricerca • ???16 docenti esterni (supplenti di altre università o dipartimenti, contrattisti) • ???5 assegnisti

La sede del Dipartimento è in via di ristrutturazione, il che ha creato non pochi inconvenienti soprattutto nella gestione dei laboratori.

Nonostante significative carenze degli organici di personale docente e non docente e degli spazi, il Dipartimento ha sviluppato durante il 2000 una notevole e qualificata attività didattica e scientifica ed è da rilevare come i risultati delle attività di ricerca svolte continuino ad essere sempre più rimarchevoli e riconosciuti a livello nazionale e internazionale.

In particolare, ad oggi, l'attività didattica è sintetizzata da 70 corsi inquadrati in corsi di Diploma e in corsi di Laurea della Facoltà di Ingegneria dell'Università 'Federico IÌ di Napoli, da 15 corsi tenuti presso altre Università e dal supporto ai corsi di Dottorato di Ricerca. Tutte queste attività coinvolgono un notevolissimo numero di studenti.

L'attività di ricerca è articolata nei settori di Automatica, Ingegneria Informatica, Misure e Ricerca Operativa; i risultati delle attività sono notevolmente positivi, con significative presenze sul piano nazionale ed internazionale, come documentato nel capitolo 2 e nell'allegato.


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Capitolo 2

Programma delle Attività di Ricerca

1 Settore:Automatica e Sistemi

1.1 Robotica e automazione industriale Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: P. Chiacchio, L. Villani, F. Caccavale Altre collaborazioni : C. Canudas de Wit (LAG Grenoble), O. Egeland (Univ. Trondheim), I. Walker (Clemson University Clemson), Y. Yuh (University of Hawaii), G. Hirzinger (DLR Monaco di Baviera) Enti Finanziatori : MURST, ASI L'attività di ricerca è stata incentrata sui seguenti temi: 1. CONTROLLO DELL'INTERAZIONE

• Sviluppo di tecniche di controllo ibrido per l’interazione con ambienti a geometria non planare nello spazio operativo a 6 dimensioni

• Modellistica e controllo di manipolatori con bracci elastici in contatto con ambienti cedevoli

2. ROBOT COOPERANTI • Sviluppo di tecniche di c ontrollo d’impedenza geometricamente consistenti per un sistema di 2 robot

cooperanti nella manipolazione di oggetti rigidi • Sperimentazione di algoritmi di controllo del moto assoluto e relativo del sistema cooperante e delle forze

interne sul sistema di 2 robot Comau SMART-3 S con gestione della ridondanza

3. SISTEMI ROBOTICI A BASE FLOTTANTE • Controllo dinamico di sistemi veicolo/manipolatore per applicazioni sottomarine e spaziali: sviluppo di leggi di

controllo con reazione di stato stimato e adattative. • Controllo cinematico di sistemi veicolo/manipolatore per applicazioni spaziali con gestione dell’interazione

4. CONTROLLO NELLO SPAZIO OPERATIVO BASATO SU OSSERVATORI

• Controllo dinamico di manipolatori nello spazio operativo a 6 dimensioni: sviluppo di leggi di controllo, basate su rappresentazioni geometricamente consistenti dell’orientamento, con reazione di stato stimato tramite osservatori non lineari

5. DIAGNOSI DEI GUASTI IN SISTEMI ROBOTICI

• Sviluppo di stimatori diagnostici per la rilevazione guasti in sistemi robotici • Sperimentazione di algoritmi per la rilevazione di guasti di sensori e/o attuatori sul robot Comau SMART -3 S

Le attività descritte nei punti 1, 2, 4 e 5 sono state sviluppate con il supporto delle apparecchiature disponibili presso il Laboratorio PRISMA (Progetti di Robotica Industriale ServoMeccanismi e Automazione) del Dipartimento.


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Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: P. Chiacchio, L. Villani, F. Caccavale Studenti di dottorato: V. Lippiello Altre collaborazioni : C. Canudas de Wit (LAG Grenoble), O. Egeland (Univ. Trondheim), I. Walker (Clemson University Clemson), Y. Yuh (University of Hawaii), G. Hirzinger (DLR Monaco di Baviera) Enti Finanziatori : MURST, ASI L'attività di ricerca verrà sviluppata in relazione ai seguenti temi: 1. CONTROLLO DELL'INTERAZIONE

• Modellistica e controllo di manipolatori con bracci elastici in contatto con ambienti cedevoli

2. ROBOT COOPERANTI Sviluppo di tecniche di controllo per un sistema di 2 robot cooperanti nella manipolazione di oggetti elastici e/o

con presa elastica Installazione di organi di presa cedevoli alle estremità dei 2 robot Comau SMART-3 S • Calibrazione cinematica del sistema di 2 robot Comau SMART -3 S mediante un sistema di visione artificiale • Sperimentazione di algoritmi di controllo d’impedenza geometricamente consistenti sul sistema di 2 robot

Comau SMART-3 S

3. SISTEMI ROBOTICI A BASE FLOTTANTE • Sviluppo di leggi di controllo modulari per sistemi veicolo/manipolatore per applicazioni sottomarine

4. CONTROLLO DI SISTEMI ROBOTICI MEDIANTE FEEDBACK VISIVO • Integrazione di misure visive in schemi di controllo del moto di manipolatori robotici • Installazione e calibrazione di un sistema di visione artificiale e sua integrazione nel sistema di 2 robot Comau

SMART-3 S 5. DIAGNOSI DEI GUASTI IN SISTEMI ROBOTICI

• Sviluppo di stimatori diagnostici adattativi per la rilevazione guasti in sistemi robotici • Sviluppo di tecniche di controllo cinematico con tolleranza ai guasti degli attuatori • Sperimentazione di algoritmi adattativi per la rilevazione di guasti di sensori e/o attuatori sul robot Comau

SMART-3 S

Le attività descritte nei 2,4 e 5 punti saranno sviluppate con il supporto delle apparecchiature disponibili presso il Laboratorio PRISMA (Progetti di Robotica Industriale ServoMeccanismi e Automazione) del Dipartimento.

1.2 Ingegneria del Controllo Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: G.Ambrosino, G.Celentano, F.Garofalo, F.Amato, A.Pironti Studenti di dottorato: G. Fiengo, A. Di Gaeta, L. Iannelli Altre collaborazioni : M.Mattei (Università di Reggio Calabria), L. Glielmo(Università del Sannio), F. Vasca (Università del Sannio) Collaborazioni con altri Enti: Centro Ricerche Fiat, CIRA, Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Motori, EURATOM, ELASIS, ETH Zurigo, Magneti Marelli, Seconda Università di Napoli, Università del Sannio


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Enti Finanziatori : Centro Ricerche Fiat, Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Motori, CIRA, EURATOM, ELASIS, MURST DESCRIZIONE DELLE ATTIVITÀ L'attività di ricerca è stata sviluppata in relazione ai seguenti temi: 1. CONTROLLO DI FORMA E CORRENTE DI UN PLASMA TERMONUCLEARE

• Sviluppo di algoritmi per il controllo di posizione, forma e corrente di un plasma termonucleare in macchine di tipo Tokamak.

• Progettazione, implementazione e validazione sperimentale di sistemi di controllo di forma e corrente sul tokamak TCV.

• Sviluppo di un software per la simulazione del plasma nel reattore FTU dell’ENEA. • Progetto di un sistema di controllo della forma del plasma per il reattore sperimentale ITER in presenza di

saturazioni di corrente. 2. CONTROLLO DI SISTEMI AERONAUTICI ED AEROSPAZIALI

• Controllo di aeromobili in condizioni avverse (volo NAP-of-the-Earth) • Sviluppo di criteri per l’analisi delle PIO (Pilot Involved Oscillations) di categoria II, utilizzando l’approccio

della stabilità robusta. 3. MODELLISTICA E CONTROLLO DI VEICOLI SU GOMMA

• Modellistica e simulazione del sistema di avviamento di una autovettura. • Modellistica e identificazione del comportamento dinamico di motori a combustione interna ad accensione

comandata • Modellistica e identificazione di convertitori catalitici a tre vie • Sviluppo di algoritmi di controllo del regime di minimo per motori a combustione interna ad accensione

comandata • Sviluppo di algoritmi di controllo dell'innesto di frizione a secco • Sviluppo di un software per la simulazione del comportamento di veicoli ibridi • Architettura dei compiti di controllo nella centralina di controllo elettronico

Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: G.Ambrosino, G.Celentano, F.Garofalo, F.Amato, A.Pironti, M.Ariola Studenti di dottorato: A. Di Gaeta, L. Iannelli Altre collaborazioni : L.Glielmo (Università del Sannio), M.Mattei (Università di Reggio Calabria), S.Santini (Titolare di Assegno di Ricerca, Università degli Studi di Napoli Federico II), F.Vasca (Università del Sannio) Collaborazioni con altri Enti: Centro Ricerche Fiat, CIRA, Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Motori, EURATOM, ELASIS, ETH Zurigo, Magneti Marelli, Seconda Università di Napoli, Università del Sannio Enti Finanziatori : Centro Ricerche Fiat, Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Motori, CIRA, MURST, EURATOM, ELASIS, DESCRIZIONE DELLE ATTIVITÀ L'attività di ricerca si svilupperà in relazione ai seguenti temi: 1. CONTROLLO DI FORMA E CORRENTE DI UN PLASMA TERMONUCLEARE

• Sviluppo di algoritmi per il controllo di posizione, forma e corrente di un plasma nel tokamak sperimentale ITER con tecniche di disaccoppiamento per garantire una più alta affidabilità dell’impianto.

• Sviluppo di un software per l’identificazione della posizione e forma del plasma nel reattore FTU dell’ENEA e nel reattore sperimentale ITER.

2. CONTROLLO DI SISTEMI AERONAUTICI ED AEROSPAZIALI • Controllo robusto di aeromobili utilizzando tecniche di controllo moderno multivariabile del tipo H-infinito e

mu-theory. • Sviluppo di tecniche per il fault tolerant su velivoli di piccole dimensioni utilizzando tecniche sviluppate


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nell’ambito del controllo robusto. • Problemi di controllo in lanciatori convenzionali di prossima generazione

3. MODELLISTICA E CONTROLLO DI VEICOLI SU GOMMA • Modellistica e simulazione dell’impianto frenante di un’autovettura per la valutazione delle prestazioni e

l’interpretazione delle difettosità • Sviluppo di algoritmi per il controllo del rapporto aria/benzina per motori a combustione interna ad accensione

comandata durante i transitori • Sviluppo di algoritmi per il controllo delle emissioni inquinanti di autovettura durante il transitorio termico di

riscaldamento del convertitore catalitico a tre vie • Sviluppo di algoritmi di controllo dell'innesto di frizione a secco • Modellistica e controllo di veicoli elettrici e ibridi • Sviluppo di algoritmi di diagnostica per il convertitore catalitico a tre vie in accordo con le normative OBD II

(On Board Diagnostic II) Parte delle attività scientifiche in ambito automobilistico, descritte ai punti 3 del consuntivo dell'attività del 2000 e del preventivo delle attività del 2002, sono state e verranno sviluppate all'interno del rapporto di collaborazione scie ntifica tra alcuni membri del Dipartimento e la Facoltà di Ingegneria dell'Università del Sannio. A tale scopo nel 1999 si è formato un gruppo di ricerca che opera nell'ambito del controllo veicolo battezzato GRACE (Group of Research on Automotive Control Engineering; http://disna.dis.unina.it/grace). Il Prof. Luigi Glielmo, membro fondatore di GRACE, è attualmente chairman del Technical Committee on Automotive Controls dell' IEEE Control System Society.

1.3 Teoria dei Sistemi e del Controllo Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: G.Celentano, F.Garofalo, F.Amato, A.Pironti Studenti di dottorato: G. Fiengo, A. Di Gaeta, L. Iannelli Altre collaborazioni : M.Mattei, M. Di Bernardo, L. Glielmo, F. Va sca Collaborazioni con altri Enti Università del Sannio, Università degli Studi di Reggio Calabria, University of New Mexico Enti Finanziatori : MURST DESCRIZIONE DELLE ATTIVITÀ L'attività di ricerca è stata sviluppata in relazione ai seguenti temi: 1. CONTROLLO ROBUSTO DI SISTEMI INCERTI

• Controllo robusto di sistemi incerti su orizzonte finito. • Controllo robusto con retroazione di stato di sistemi lineari a tempo-discreto, soggetti a parametri lentamente

variabili nel tempo, utilizzando l’approccio delle funzioni di Lyapunov quadratiche costanti a tratti nei parametri.

• Controllo robusto di sistemi lineari incerti utilizzando l’approccio statistico. 2. CONTROLLO OTTIMO H-INFINITO SINGOLARE E GIOCHI DIFFERENZIALI

• Soluzione del problema del controllo ottimo H-infinito singolare su orizzonte finito con retroazione di stato • Studio dei giochi differenziali lineari quadratici in presenza di n≥2 giocatori e di dinamiche incerte.

3. IDENTIFICAZIONE DI SISTEMI NONLINEARI • Studio delle problematiche relative al filtro di Kalman esteso. E’ stata proposta una soluzione che, per una determinata classe di sistemi, permette di migliorare la precisione della stima dello stato senza però aumentare l'onere computazionale.


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Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: G.Celentano, F.Garofalo, F.Amato, A.Pironti, M.Ariola Studenti di dottorato : A. Di Gaeta, L. Iannelli Altre collaborazioni : M.Mattei Collaborazioni con altri Enti: Università del Sannio, Università degli Studi di Reggio Calabria, University of New Mexico Enti Finanziatori : MURST DESCRIZIONE DELLE ATTIVITÀ L'attività di ricerca si svilupperà in relazione ai seguenti temi: 1. CONTROLLO ROBUSTO DI SISTEMI INCERTI

• Controllo robusto di sistemi incerti su orizzonte finito, in presenza di disturbi. • Controllo robusto con un indice di performance H-infinito garantito, utilizzando la retroazione di uscita, per

sistemi lineari a tempo-discreto soggetti a parametri incerti. • Controllo robusto di sistemi lineari incerti utilizzando l’approccio statistico.

2. STUDIO DEI GIOCHI DIFFERENZIALI SOGGETTI A DINAMICHE INCERTE • Studio dei giochi differenziali lineari quadratici con inseguimento di traiettoria da parte di n≥2 giocatori e con

l’equazione di stato soggetta a incertezze a norma limitata.

1.4 Controllo di Sistemi a Eventi Discreti e Automazione Industriale

Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: Pasquale Chiacchio, Valeria Vittorini Collaborazioni con altri Enti: Università di Cagliari (prof. Giua) – Università di Saragozza (Spagna, prof. Silva) – Seconda Università di Napoli (prof. Mazzocca) Enti Finanziatori : Telecom Italia, Regione Campania Descrizione attività: Le attività di ricerca hanno riguardato i seguenti argomenti: Controllo supervisivo Un Sistema Flessibile di Produzione (FMS) può essere considerato, dal punto di vista del controllo in tempo reale, un sistema ad eventi discreti (DES) una volta che si assuma che ciascun dispositivo che ne faccia parte (robot, macchina utensile, nastro trasportatore,..) sia localmente controllato e che ci si ponga come obiettivo il coordinamento di tali dispositivi. Le attività di ricerca svolte hanno riguardato il controllo supervisivo di tali sistemi, attraverso la tecnica dei posti monitor. Le ricerche effettuate hanno portato alla prova che, con tale tecnica, non si arriva alla sintesi del controllore ottimo (cioè di quello massimamente permissivo). Tra la famiglia di controllori ottenibili sono stati inoltre individuanti quelli rispettanti criteri di di sotto-ottimalità. E’ stato inoltre inizialto lo studio di come introdurre problematiche di schedulazione nel porblema del controllo, operando su sistemi che siano resi già privi di deadlock e compatibili con vincoli logici attraverso un primo livello di controllo.


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Modellistica Si sono proposte e utilizzate tecniche formali per la descrizione di un sistema a eventi discreti che permettano di semplificare il compito al modellista, ottenendo poi modelli a Reti di Petri che siano suscettibili di analisi delle prestazioni. Le tecniche discendono dal metodo delle tracce o delle liste di eventi e il modello viene ottenuto attraverso la specificazione dei vincoli interni o esterni sulle tracce. E’ stato avviata anche una attività che dovrebbe portare a strumenti CAD per lo sviluppo di modelli attraverso librerie di modelli elementari. Supervisione remota La problematica riguarda il controllo di supervisione remoto di una cella automatizzata, disponibile presso il nostro laboratorio PRISMA, attraverso reti informatiche. L’attività svolta è consistita nella sperimentazione di quanto realizzato utilizzato una architettura di controllo proprietaria su cui sono stati aggiunti livelli software che rendevano possibile il trasporto delle informazioni su rete geografica. E’ stato acquisito un sistema operativo real-time multi-tasking per piattaforme INTEL che permetta lo sviluppo dell’intera architettura di controllo in modo da non essere più limitati nella sperimentazione di nuove tecniche. Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: Pasquale Chiacchio, Valeria Vittorini Collaborazioni con altri Enti: Università di Cagliari (prof. Giua) – Università di Saragozza (Spagna, prof. Silva) – Seconda Università di Napoli (prof. Mazzocca) Enti Finanziatori : MURST (progetto LABNET) Descrizione attività: Le attività di ricerca proseguiranno in linea con quanto realizzato finora e riguarderanno i seguenti temi: Controllo supervisivo Si intende proseguire nelle ricerche tese alla sintesi di controllori per sistemi a eventi discreti che permettano di soddisfare vincoli di tipo temporale oltre che di tipo logico. Si formalizzerà la suddivisione gerarchica del controllore attraverso un primo livello di controllo per il soddisfacimento dei vincoli logici e un secondo per quelli temporali. Il vantaggio è che il secondo livello di controllo può assumere che il sistema su cui opera sia già reso vivo. I risultati attesi sono essenzialmente di tipo teorico. Modellistica Si cercherà di meglio formalizzare l’applicazione del metodo della tracce alla derivazione di modelli a reti di Petri di impianti automatizzati. Si vuole inoltre arrivare alla realizzazione di un sistema CAD integrato che permetta, anche attraverso l’utilizzo di librerie di modelli, la derivazione semi-automatica di modelli molto complessi. Supervisione remota Si cercherà di arrivare alla realizzazione dell’architettura aperta di controllo, basata su un sistema operativo real-time multi-tasking per piattaforme INTEL. Appena disponibile tale architettura permetterà la sperimentazione di tecniche di controllo supervisivo remoto. Si intende affiancare a tale attività una ricerca metodologica su sistemi di controllo distribuiti in cui vi sia l’aleatorietà introdotta dall’utilizzo di una rete informatuca geografica.


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2 Settore: Ingegneria Informatica

2.1 Architettura e valutazione dei sistemi EDP (Gruppo di Ricerca sull’Informatica Distribuita – GRID)

Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: Angelo Chianese, Bruno Fadini, Giulio Iannello, Paolo Maresca, Antonino Mazzeo, Antonio Picariello, Stefano Russo, Carlo Savy, Giorgio Ventre, Valeria Vittorini, Luigi Romano Assegnisti di ricerca: Roberto Canonico Studenti di dottorato : Domenico Cotroneo, Simon Pietro Romano Altre collaborazioni : Giovanni Barone, Rosario Cristaldi, Emilia Del Giudice, Antonio Sergio Collaborazioni con altri Enti: Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, Università di San Diego, Università di Sheffield, Università di Cleveland, Università di Pittsburg, Telecom. Enti Finanziatori: Contributi e convenzioni per attivita' di ricerca, Progetto di interesse nazionale “Metodologie e Strumenti di Progetto di Sistemi ad Alte Prestazioni per Applicazioni Distribuite”, ex MURST 40%, ex MURST 60%, CNR, Finanziamenti da Enti Pubblici, Finanziamenti da Enti privati Per quanto riguarda il settore Architetture e valutazione dei sistemi l’attività di ricerca ha riguardato i seguenti temi: • Qualità di servizio e gestione delle risorse in reti eterogenee Anche se l’offerta di servizi a QoS garantita è da alcuni anni al centro delle attività di ricerca nel settore delle architetture e dei protocolli di rete, ben poco si è fatto per realizzare piattaforme per l’internetworking tra architetture di rete eterogenee sia a livello di protocolli di rete e di trasporto, sia a livello di API, sia a livello di protocolli e strumenti per il network management e control. In tale scenario, obiettivo specifico dei ricercatori dell’Unità Napoli Federico II è stato affrontare tali problemi nell’ambito di un case study, rappresentato dall’interconnessione di un sistema video server distribuito basato su un cluster di workstation in corso di sviluppo nell’ambito dello stesso progetto, con un sistema di distribuzione basato su differenti architetture di rete (locali , di backbone e di accesso) mediante uso sia di protocolli nativi che di protocolli standard quali TCP/IP. L’attenzione si è focalizzata su due specifiche architetture che sono state utilizzate come ambienti di studio e realizzazione prototipale: la prima è rappresentata dalla tecnologia LAN Myrinet, che consente il raggiungimento di velocità di tramissione dell’ordine di 1 Gbps, ma che purtroppo non presenta meccanismi nativi per il controllo delle prestazioni e della qualità. Tale architettura è stata adottata come base realizzativa del sistema di interconnessione interno al sistema video server. La seconda architettura prescelta è invece rappresentata dalla architettura TCP/IP ed in particolare dalle estensioni in corso di standardizzazione per consentire il raggiungimento di obiettivi di QoS garantita (modelli IntServ e DiffServ). Tale architettura è stata invece prescelta come piattaforma di internetworking per la rete di distribuzione. Le attività svolte includono: analisi delle architetture di rete prescelte (Myrinet/FM e IntServ/DiffServ) e valutazione dei meccanismi di offerta di QoS attualmente disponibili, realizzazione di due ambienti prototipali per l’attivazione delle sperimentazioni, con la realizzazione di un cluster Myrinet/FM e di un testbed RSVP/IntServ, studio e valutazione di politiche di scheduling alternative a quelle attualmente disponibili nelle realizzazioni esistenti di software di scheduling RSVP/IntServ, avvio della realizzazione dell’implementazioni di tali politiche all’interno dei software. Sono state effettuate delle sperimentazioni sui due differenti testbed mediante scenari applicativi per la distribuzione di documenti video. In tale ambito sono stati impiegati strumenti software sviluppati all’interno di altri progetti dagli stessi ricercatori. Sono state valutate le politiche di scheduling realizzate all’interno del testbed RSVP/IntServ e studiate le problematiche relative al loro uso i ambienti di interworking IntServ/DiffServ con particolare attenzione ai problemi relativi all’aggregazione di flussi differenti ed al costo computazionale relativo all’implementazione di differenti algoritmi di scheduling. • Supporto architetturale per server ad alte prestazioni


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L’attività prevedeva lo sviluppo dell’ambiente VIRTUS (VIRTUal System) per la programmazioni di applicazioni

parallele su cluster di workstation multiprocessore. I componenti principali dell’ambiente sono la libreria di comunicazione MPI e un’interfaccia portabile per i thread. La rete di interconnessione utilizzata è Myrinet, una LAN ad elevate prestazioni (1.28 Gbit/s full-duplex). Su tale rete è disponibile il software di comunicazione di basso livello Fast Messages che consente il pieno sfruttamento delle potenzialità della rete Myrinet.

Per garantire la portabilità su diverse piattaforme delle applicazioni era previsto di portare una versione di pubblico dominio della libreria MPI su Fast Messages. Gli aspetti innovativi della ricerca consistevano nell’impiego di un’interfaccia intermedia denominata ADI-2 che consente il trasferimento alle applicazioni delle prestazioni di Fast Messages anche nel caso di strutture dati non contigue, l’implementazione ottimizzata delle operazioni di comunicazione collettiva e l’uso contemporaneo di più sistemi di interconnessione. Si intendeva inoltre sperimentare l’uso della libreria di comunicazione in combinazione con i thread e realizzare un implementazione thread-safe di MPI su Myrinet.

Nello svolgimento della ricerca è stato completato il lavoro di sviluppo della libreria che è stata poi utilizzata per lo sviluppo dei componenti di un Video Server Parallelo. In tale contesto è stato ampiamente sperimentato l’impiego di thread combinato con MPI. Per evitare che l’impiego di thread riduca la portabilità tra sistemi operativi diversi è stata definita un insieme di primitive per la gestione di thread che può essere portata facilmente sui sistemi operativi Solaris, Linux e Windows NT. La portabilità sui tre ambienti è stata dimostrata sia sotto il profilo funzionale (il prototipo del video server è funzionante sulle tre piattaforme) sia sotto il profilo delle prestazioni.

E' stata quindi sviluppata una seconda versione della libreria, basata sull’intefaccia ADI-2 e con supporto alla comunicazione di dati non contigui. I risultati ottenuti hanno dimostrato che è possibile per tali dati ottenere le stesse prestazioni che per i dati contigui evitando copie supplementari in buffer temporanei. Tale risultato consente di migliorare le prestazioni relative ad alcuni meccanismi previsti nello standard MPI-2.

La libreria VIRTUS è stato inoltre impiegata per parallelizzare applicazioni di analisi video in collaborazione con un gruppo di ricerca dell'Università di Salerno.

Un secondo obiettivo di questa attività era la realizzazione di un prototipo di server parallelo per l’accesso a informazioni con requisiti di qualità di servizio (QoS). Nella realizzazione del prototipo i requisiti principali da rispettare erano: l’impiego di componenti standard relativamente a basso costo, l’efficienza dei supporti software di basso livello e la portabilità del sistema. Una volta in funzione, sul prototipo doveva svolta un'intensa attività di sperimentazione per individuare i principali colli di bottiglia del sistema. Il risultato dello studio doveva portare a una metodologia per il dimensionamento dei diversi componenti del server parallelo e a modifiche al software di sistema che consentissero di incrementare le prestazioni del server.

E' stato completato il prototipo del server su una rete Myrinet di workstation dual-Pentium (cluster VERDE). Il prototipo è basato su un’architettura di server denominata MuSA (Multimedia Server Architecture). Tale architettura prevede diverse tipologie di componenti che possono essere replicati per dimensionare correttamente il server in funzione del carico. Dal punto di vista della struttura software, MuSA è costituita da un insieme di processi che interagiscono mediante lo scambio di messaggi. Ciascun processo implementa l’istanza di uno dei componenti sopra elencati.

E’ previsto che i processi contengano al loro interno attività concorrenti implementate mediante thread per consentire un miglior sfruttamento delle potenzialità hardware. In particolare, tale possibilità è stata sfruttata in due componenti. Nel modulo che realizza l’accesso fisico alle memoria di massa è possibile gestire in parallelo l’accesso a più dischi per sfruttare tutta la banda del bus (SCSI o UDMA), generalmente molto superiore a quella di un singolo disco quando si tengono in conto anche i tempi necessari al posizionamento dei dispositivi di accesso al disco stesso. E’ possibile inoltre sovrapporre l’accesso ai dischi e il trasferimento dei dati sulla rete ad alte prestazioni. Nel modulo che interfaccia il server con la rete di accesso, sono è possibile sovrapporre gli accessi a una doppia interfaccia di rete (verso gli altri nodi del cluster e verso i client) ed effettuare in parallelo i calcoli necessari alle conversioni di formato richieste dai protocolli standard per il trasferimento dei dati sulla rete di accesso.

Sono state effettuate numerose valutazioni del proposito in diverse condizioni di funzionamento, con differenti dimensionamenti dei componenti e con diverse organizzazioni interne dei moduli. Le prestazioni assolute rilevate sono risultate molto soddisfacenti. In particolare esse consentono di introdurre anche meccanismi di priorità nell’impiego delle risorse disponibili che possono garantire la qualità del servizio anche in condizioni di forte carico. Dal punto di vista del dimensionamento, i risultati principali delle sperimentazioni hanno riguardato la valutazione dei colli di bottiglia nel modulo di accesso alle memorie massa che sono legati all’interazione tra le diverse attività di I/O


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presenti nel modulo stesso. • Trattamento di immagini e video in sistemi multimediali L’attività di ricerca prevedeva l’analisi, il progetto e la sperimentazione di tecniche per l’integrazione delle componenti audio/video in un sistema multimediale ai fini della ricerca basata su contenuto. In particolare sono state prese in considerazione informazioni relative al colore e alla tessitura di immagini fisse ricavate dai frame video. L’analisi è stata effettuata mediante metodi computazionalmente intensivi basati sulla Trasformata Wavelet. Tale approccio permette da un lato di ricavare e analizzare le informazioni relative al colore, dall’altro di estrarre parametri di forma e di tessitura.

Al fine di verificare l’efficacia delle tecniche progettate, è stato sviluppato un primo ambiente prototipale sequenziale e attraverso di esso è stata effettuata una sperimentazione massiccia. In questo modo, si è potuto validare il metodo stesso, verificarne quantitativamente l’efficacia e tarare i parametri più significativi presenti, evidenziando punti critici e moduli da parallelizzare. • Rappresentazione ed elaborazione di dati multimediali

• RAPPRESENTAZIONE E SEMPLIFICAZIONE DI DATI MULTIMEDIALI Sviluppo di tecniche di rappresentazione dei dati multimediali a complessità controllata Semplificazione delle rappresentazioni di dati multimediali attraverso l'uso di rappresentazioni astratte. Studio delle problematiche connesse all’immagazzinamento e al prelievo di dati multimediali da

repository. Costruzione di interfacce user-friendly per la rappresentazione dei dati multimediali in applicazioni

multimediali distribuite. Sperimentazione delle metodologie costruite.

• BASI DI DATI MULTIMEDIALI DISTRIBUITI: PROBLEMATICHE E SVILUPPO Studio delle problematiche legate alla realizzazione di basi di dati multimediali distribuiti. Applicazione delle tecniche di indicizzazione di cui al punto 1 per la realizzazione di database multimediali

distribuiti. Studio dei linguaggi di query per l’interrogazione di database multimediali distribuiti. Sperimentazione delle tecniche e dei tools prodotti.

• SICUREZZA END TO END • Studio del problema della sicurezza in architetture client server • Studio delle problematiche connesse al commercio elettronico. • Realizzazione di un tool per la sintesi della metodologia proposta. • Sperimentazione della soluzione.

Le attività descritte nei punti 1,2, sono state sviluppate con il supporto delle apparecchiature disponibili presso il Laboratorio Multimediale del Dipartimento di informatica e sistemistica congiuntamente con le apparecchiature del laboratorio per il distance learning della Cleveland State University e dell'Università di Salerno. L’attività di cui al punto 3 è stata condotta in collaborazione con IPM. • Metodologie di progetto per sistemi a oggetti distribuiti Tema della ricerca è stata l’analisi e la definizione di tecniche di sviluppo di sistemi distribuiti ad oggetti. Tali sistemi oggi possono essere sviluppati seguendo una varietà di tecniche di analisi, progettazione (UML, TRIO, etc.) e programmazione (oggetti, agenti, agenti mobili, etc.) e con un ampio range di linguaggi e piattaforme. Lo studio di tali tecniche e ambienti e la loro integrazione, sulla base anche degli standard emergenti, al fine di impiegare i più adatti a seconda delle esigenze, è di notevole interesse scientifico e indusriale. I principali obiettivi della ricerca sono stati: • la realizzazione di un prototipo distribuito ad oggetti su piattaforma CORBA di un sistema multimediale di video-


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on-demand (VoD), integrando DiVA (una piattaforma per l'accesso a informazioni multimediali precedentemento svilyuppato) con sistemi ad agenti coordinati per quanto riguarda funzionalità di interfacciamento con il WWW e di dinamicità e bilanciamento del carico (in collaborazione con l’UR di Bologna);

• la definizione di metodi formali di analisi e progetto a oggetti, per sistemi distribuiti su piattaforma di tipo middleware (CORBA); la sperimentazione di tali metodi è stata eseguita sul prototipo DiVA.

I risultati conseguiti possono essere sintetizzati nei seguenti punti: • È stata realizzata la versione CORBA di DiVA 2.0 su piattaforma Windows NT - IONA Orbix, con relativo kit

di distribuzione ed installazione. Per lo streaming dei dati audio/video, tale versione si basa sul Continuous Media Toolkit di Berkeley.

• E’ stata realizzata una versione di DiVA puramente ad oggetti, scritta in linguaggio Java e su piattaforma CORBA Visibroker della Visigenic (JC-DIVA). Per la codifica e decodifica dei dati multimediali tale versione si basa sulla libreria Java Media Framework (JMF).

• E’ stata realizzata l’ integrazione di DiVA con il prototipo ad agenti dell’UR di Bologna. In particolare, il sistema ad agenti SOMA è stato impiegato per abilitare al web il prototipo DiVA.

• E’ stata definita la modalità di integrazione dei prototipi di sistemi video server sviluppati dalle UR di Napoli e Catania (DiVA, DAVID, MUSA). Sulla base di una interfaccia CORBA IDL standard dei servizi offerti dai diversti tipi di video server, è stato possibile definire l’architettura di un sistema Video-On-Demand distribuito e parallelo, basato sul web, scalabile e ad alte prestazioni.

• E’ stato sperimentato il metodo TRIO-CORBA per la specifica formale e la progettazione di sistemi CORBA, basato sul linguaggio logico ad oggetti TRIO+*. Tale metodo, applicato al caso del sistema DiVA, è stato confrontato con quello basato sullo standard UML.

• Specifica e verifica di sistemi distribuiti complessi L’obiettivo della ricerca è stata la definizione e lo sviluppo di metodi e tecniche di specifica e di analisi che consentano di gestire la complessità del problema mediante un approccio modulare e l’integrazione di differenti formalismi. I principali contributi in tale ambito puossono essere sintetizzati nei seguenti punti: • Sviluppo di un metodo (TRACE) per la traduzione automatica di specifiche ad eventi in modelli a Reti di Petri

orientata a sistemi distribuiti descrivibili in termini di eventi, transizioni di stato e vincoli sulle transizioni. TRACE integra un formalismo algebrico ad alto livello basato sulla teoria dei Processi Sequenziali Comunicanti e le Reti di Petri attraverso appropriate regole di traduzione.

• Estensione del metodo TRACE per la definizione di un approccio bottom-up alla modellazione di sitemi complessi. • Integrazione di TRACE con un formalismo di specifica basato sul CCS e sul mu -calculus selettivo. • Integrazione di TRACE con strumenti di supporto al testing e all’analisi di sistemi distribuiti. • Applicazione di TRACE a sistemi distribuiti complessi (controllo processi, sistemi multimediali, telecontrollo). In

particolare il metodo TRACE è stato applicato alla modellizzazione di sistemi FMS (Flexible Manufactoring Systems). Per quanto riguarda in particolare i primi due punti, l’estensione della metodologia realizza un approccio di tipo

modulare alla specifica ed all’analisi del sistema e genera modelli strutturati a livelli gerarchici, ciascuno dei quali descrive un “sistema virtuale”. Ciò è realizzato mediante la definizione e l’utilizzo di una libreria di moduli “standard” a Reti di Petri (per modellare alcune delle componenti del sistema), la sintesi automatica dei modelli a Reti di Petri mediante l’applicazione di TRACE per i moduli non previsti dalla libreria, e la definizione e l’utilizzo di una libreria di vincoli standard, che vengono utilizzati per integrare i modelli delle singole componenti e garantire la correttezza del comportamento del sistema nel suo complesso.

Per quanto riguarda il terzo punto, l’integrazione della descrizione dell’evoluzione del sistema basata sulle tracce con una logica temporale basata sul CCS ed il mu-calculus ha mostrato che è possibile ridurre il modello del sistema e verificare alcune sue proprietà sul sistema ridotto, affrontando così il problema dell’esplosione delle dimensioni del modello. Tale integrazione è stata sperimentata sul sistema Video on Demand di riferimento proposto da UNINA.

Infine, relativamente al quarto punto si è studiata l’applicabilità della tecnica di generazione dei modelli a Reti di Petri di TRACE alle tracce prodotte da strumenti di simulazione e di tracing di esecuzione di sistemi concorrenti e distribuiti.


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• Ambienti simulativi per il progetto di sistemi dependable L’obiettivo principale della ricerca è stato lo sviluppo di metodi e di strumenti per la valutazione delle caratteristiche di tolleranza ai guasti di sistemi distribuiti di tipo general-purpose. Gli studi effettuati hanno consentito l’individuazione e la definizione di un insieme di tecniche, applicabili nelle fasi iniziali di progetto e nella fase prototipale di sviluppo del sistema. Tali tecniche, che rielaborano opportunamente alcune delle strategie impiegate nel progetto di sistemi affidabili di tipo tradizionale (controllo del traffico aereo e ferroviario, sistemi spaziali di bordo, etc.), consentono di analizzare in maniera dettagliata le problematiche di dependability (reliability, availability, performability e security) sollevate da applicazioni innovative. Nell’ambito di tali applicazioni, particolare rilievo è stato dato a quelle multimediali e di telecontrollo orientato alla teledidattica.. Particolare attenzione è stata dedicata alle problematiche inerenti la caratterizzazione della latenza dei fault e degli errori nei singoli componenti ed alla propagazione degli stessi all’interno del sistema. Le tecniche sviluppate sono state integrate in un ambiente di simulazione ad oggetti di tipo comportamentale. La validità di una tale operazione è duplice. Da un punto di vista sperimentale, si è cercato di fornire un ambiente flessibile per la dependability analysis di importanti classi di applicazioni operanti su piattaforma distribuita. Da un punto di vista metodologico, si è voluta dimostrare la possibilità di applicare con successo il medesimo approccio progettuale tanto alle applicazioni tradizionali quanto a quelle innovative (o per lo meno ad alcune categorie di tali applicazioni). Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: Bruno Fadini, Giulio Iannello, Paolo Maresca, Antonino Mazzeo, Luigi Romano, Stefano Russo, Giorgio Ventre, Valeria Vittorini Assegnisti di ricerca: Roberto Canonico Studenti di dottorato : Domenico Cotroneo, Maurizio D'Arienzo, Simon Pietro Romano Altre collaborazioni : Giovanni Barone, Rosario Cristaldi, Salvatore D'Antonio, Francesco Delfino, Marcello Esposito, Massimo Ficco, Antonio Sergio, Carolina Marmo Collaborazioni con altri Enti: Università dell’Illinois a Urbana-Champaign, Università di San Diego, Università di Sheffield, Università di Cleveland, Università di Pittsburg, Telecom. Enti Finanziatori: Contributi e convenzioni per attivita' di ricerca, Progetto di interesse nazionale “Metodologie e Strumenti di Progetto di Sistemi ad Alte Prestazioni per Applicazioni Distribuite”, ex MURST 40%, ex MURST 60%, CNR, Finanziamenti da Enti Pubblici, Finanziamenti da Enti privati Per quanto riguarda il settore Architetture e valutazione dei sistemi l’attività di ricerca riguarderà i seguenti temi: • Scalabilità e Qualità di Servizio in Reti di Calcolatori Geografiche e Locali

L'obiettivo delle attività di ricerca sulla scalabilità e qualità di servizio (QoS) nelle reti di calcolatori consiste nella definizione ed implementazione di opportuni meccanismi, sia a livello di protocolli di comunicazione che di architettura interna dei server, per il soddisfacimento dei requisiti di qualità del servizio richiesti dallo scenario applicativo di riferimento del progetto. L'attività mirerà a sperimentare e valutare i meccanismi di gestione delle risorse di rete attualmente in corso di standardizzazione ed implementazione (modello a Servizi Integrati e modello a Servizi Differenziati), a integrare tali meccanismi tra loro, e a mettere a punto meccanismi analoghi per la gestione delle risorse interne di server Web paralleli basati su architetture cluster.

Sul fronte dei protocolli di rete l’attività sarà orientata all'integrazione dei meccanismi di segnalazione previsti dai modelli di rete che supportano servizi a qualità garantita in un paradigma innovativo di interazione client-server per sistemi Web di nuova generazione. Per quanto attiene invece all’architettura interna del server, con riferimento ai sistemi basati su cluster, si intende da un lato potenziare il supporto alle funzioni di I/O e di caching e all’affidabilità, e dall’altro studiare e sperimentare meccanismi di controllo delle risorse che consentano di garantire assegnati livelli di qualità del servizio in presenza di carico elevato. Infine, si intende studiare, anche sul piano sperimentale, i problemi di integrazione tra il modello di rete proposto e i meccanismi individuati per il controllo delle risorse nei server.


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In particolare, per le attività sui modelli di rete con QoS, la ricerca mirerà allo sviluppo di protocolli e meccanismi per il supporto della Qualità del Servizio nel trasporto dei dati associati all'interazione tra client e server. L'architettura di rete di riferimento sarà un'infrastruttura basata sul protocolli IP estesa secondo i modelli IntServ e DiffServ. E' prevista la realizzazione di un testbed sperimentale, costituito da PC funzionanti con sistema operativo open-source UNIX-like (FreeBSD e Linux), capace di modellare il comportamento di reti IP IntServ e DiffServ, e dotato di meccanismi di schedulazione dei pacchetti di tipo avanzato (es. Weighted Fair Queueing, Class-Based Queueing). A supporto di tale attività, è previsto l'utilizzo di strumenti di simulazione per la validazione dei dati sperimentali ottenuti dal testbed.

Per le attività sulle architetture server, si utilizzerà un cluster già operativo per realizzare un prototipo su cui effettuare test funzionali e una valutazione quantitativa del ruolo che i hanno i diversi componenti del sistema sulle prestazioni ottenibili e sulla scalabilità del sistema. La configurazione attuale del cluster comprende 5 macchine dual Pentium interconnesse da rete Myrinet e da uno switch Ethernet con adattatori a 100 e 1000 Mbps (Gigabit Ethernet). Tutte le macchine sono dotate di dischi ad alte prestazioni e l'intero sistema può pertanto essere variamente configurato come un server parallelo e scalabile multi-livello come richiesto dal tipo di funzionalità che si intende integrare nell'architettura server. Per quanto riguarda lo sviluppo di un supporto sistemistico per l’I/O parallelo e il caching su cluster, nel primo anno l'attività riguarderà il benchmarking di diverse configurazioni di dispositivi di I/O e lo sviluppo di un prototipo di file system parallelo non ottimizzato. La piattaforma verrà inoltre utilizzata per sperimentare politiche di caching e di transcoding al fine di assicurare QoS a diverse tipologie di client.

• Metodologie di progetto per sistemi ad oggetti distribuiti Un numero sempre crescente di applicazioni distribuite viene sviluppato con metodologie e tecniche ad oggetti, e realizzato su piattaforme di tipo middleware ormai divenute standard de-facto. In particolare, negli ultimi anni si è andato sempre più affermando lo standard CORBA dell’OMG (Object Management Group), di cui esiste un gran numero di implementazioni commerciali di diversi produttori (es., IONA Orbix, Visigenic Visibroker). Tali piattaforme prevedono apposite estensioni per lo sviluppo di applicazioni integrate col WWW (es.: OrbixWeb). Inoltre, quasi tutti i software di browsing incorporano ormai il supporto a tempo d’esecuzione per accedere ad applicazioni CORBA (Netscape, ad esempio incorpora Visibroker). Infine, si prevede che un numero crescente di applicazioni tipiche del Web, di tipo documentale, multimediale o transazionale, siano esse sistemi esistenti (legacy servers) appositamente adattati o sistemi sviluppati ex novo, venga realizzato integrando le tecnologie ad oggetti distribuiti e quelle Web con la tecnologia dei sistemi di gestione di basi di dati (DBMS). E’ dunque di cruciale importanza che tali applicazioni siano in grado di fornire livelli di servizio adeguati (per prestazioni, affidabilità, etc.), che sono tuttavia funzione delle caratteristiche delle diverse tecnologie integrate. Inoltre gli standard emergenti nel settore dei metadati per i sistemi documentali consentiranno di sviluppare le applicazioni stesse in modo maggiormente integrato con i sistemi di ricerca sul web. Le tematiche di ricerca che saranno affrontate riguarderanno:

• i metodi e le tecnologie di sviluppo, e la relativa valutazione, per applicazioni basate sull’impiego di piattaforme a oggetti distribuiti di tipo middleware;

• gli standard e le tecnologie dei metadati per la descrizione delle risorse su rete, al fine di sperimentare l’integrazione tra servizi di applicazioni (multimediali) e servizi di sistemi di information retrieval basati su metadati.

Obiettivi specifici della ricerca in questo ambito saranno: • la definizione di metodi e tecniche di progettazione e sviluppo di applicazioni multimediali sulle piattaforme

descritte (web, CORBA e basi di dati multimediali); • la valutazione delle prestazioni ed in generale dei livelli di servizio raggiungibili da tali applicazioni; • lo studio delle problematiche legate all’integrazione tra i sistemi di information retrieval e le applicazioni sul

web. Per tali obiettivi si prevede lo sviluppo di prototipi di sistemi a oggetti distribuiti su piattaforma Java/CORBA, interagenti con motori di ricerca su basi di metadati, con applicazioni al settore della formazione a distanza (in cui le risorse sono di tipo didattico) ed alla multimedialità (video-on-demand). • Affidabilità di sistemi distribuiti ad oggetti


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Si affronteranno le problematiche di progetto, sviluppo e validazione di architetture ed applicazioni distribuite ad oggetti con requisiti di affidabilità di servizio, quali disponibilità, tolleranza ai guasti, prestazioni. Uno studio preliminare mirerà ad analizzare le principali tendenze della ricerca nel settore in ambito internazionale. In particolare, si valuteranno le potenzialità ed i trade-off tra soluzioni basate su strati addizionali (dependability layer) e quelle basate su livelli addizionali (dependabili ty tier). I risultati dell’analisi delle problematiche teoriche saranno utilizzati per definire soluzioni architetturali innovative che verranno implementate con tecnologie middleware standard (CORBA). Per validare le soluzioni innovative proposte saranno sviluppati prototipi con particolare riferimento al soddisfacimento di requisiti di tolleranza ai guasti e di riuso per i sistemi ereditati (sistemi legacy). I prototipi sviluppati saranno valutati con tecniche di iniezione di guasti (fault-injection), allo scopo di quantificare i livelli di affidabilità effettivamente raggiunti. • Sicurezza di sistemi distribuiti Nell'ambito della continua evoluzione che interessa il settore delle tecnologie dell’informazione, tra le innovazioni più significative spicca lo sviluppo di sistemi informativi in grado di assicurare la piena interoperabilità di applicazioni e servizi su reti telematiche. Tali sistemi hanno trovato un notevole supporto nell’impiego di tecniche di progettazione e piattaforme per lo sviluppo di sistemi distribuiti ad oggetti, nelle tecniche di autenticazione e non ripudio basate su chiave asimmetrica, e nell'uso di reti telematiche operanti in sicurezza (sicurezza dei collegamenti tra reti private, reti private virtuali sicure; dispositivi di supporto all’autenticazione forte). L'attività di ricerca che si intende sviluppare rientra nel settore della progettazione di sistemi per la gestione in sicurezza di documenti elettronici basati sull’impiego della firma digitale e riguarda sia aspetti legati alla strutturazione del documento elettronico che modelli e tecnologie per la firma digitale. In particolare si affronteranno le seguenti tematiche:

a) Interoperabilità dei formati documentali; b) sicurezza nell’utilizzo parziale dei documenti elettronici; c) certificazione di funzioni; d) standard per l’interfacciamento di smart-card in sistemi operanti in sicurezza; e) Progetto di sistemi distribuiti sicuri con metodi simulativi.

• Specifica e verifica di sistemi distribuiti complessi L’attività svolta nell’a.a. 2000/2001, centrata sulla definizione e lo sviluppo di metodi e tecniche di specifica e di analisi, ha avuto come obiettivo la definizione di un metodo per la traduzione automatica di specifiche ad eventi in modelli a Reti di Petri (TRACE), la sua integrazione con un formalismo di specifica basato sul CCS e sul mu -calculus selettivo, e la sua applicazione a sistemi distribuiti complessi (controllo processi, sistemi multimediali, telecontrollo) ed in particolare alla modellizzazione di sistemi FMS (Flexible Manufa ctoring Systems). In continuità con tale attività, la ricerca che si intende condurre in quest’ambito nell’a.a. 2000/2001 si pone i seguenti obiettivi:

• Estensione del metodo TRACE alle Reti di Petri Colorate (CPN); • Verifica di proprietà su modelli ottenuti per composizione di sottosistemi e descritti con il formalismo di

specifica basato sul CCS e sul mu -calculus selettivo; • Sviluppo di un prototipo CAD (basato sul metodo TRACE esteso e sull’approccio bottom-up di costruzione

di modelli complessi) che possa essere d’ausilio nella progettazione, nella conduzione e nella ottimizzazione di sistemi di produzione industriali.

In particolare per quanto riguarda il sistema CAD prototipale, esso consentirà di trarre vantaggio dalle caratteristiche di modularità e composizionalità dell’approccio metodologico, e dovrà inoltre soddisfare requisiti di estensibilità, portabilità su diverse piattaforme software, ed interoperabilità con altri strumenti di analisi e valutazione. L’architettura software dello strumento CAD integrerà pertanto i seguenti livelli:

1. compilatore di tracce che implementerà gli algoritmi di sintesi automatica dei modelli secondo il metodo TRACE;

2. libreria di classi che implementerà la libreria di moduli e di vincoli standard prevista dal metodo TRACE esteso;


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3. interfaccia grafica; La verifica dei risultati teorici e la valutazione dello strumento CAD verrà effettuata mediante la loro applicazione all’analisi di sistemi FMS reali.

• Rappresentazione ed elaborazione di dati multimediali L'attività di ricerca verrà sviluppata in relazione ai seguenti temi: 1. RAPPRESENTAZIONE E SEMPLIFICAZIONE DI DATI MULTIMEDIALI

• Sviluppo di tecniche di rappresentazione dei dati multimediali a complessità controllata • Semplificazione delle rappresentazioni di dati multimediali attraverso l'uso di rappresentazioni astratte. • Studio delle problematiche connesse all’immagazzinamento e al prelievo di dati multimediali da repository. • Costruzione di interfacce user-friendly per la rappresentazione dei dati multimediali in applicazioni multimediali distribuite. • Sperimentazione delle metodologie costruite.

2. BASI DI DATI MULTIMEDIALI DISTRIBUITI: PROBLEMATICHE E SVILUPPO Studio delle problematiche legate alla realizzazione di basi di dati multimediali distribuiti. Applicazione delle tecniche di indicizzazione di cui al punto 1 per la realizzazione di database multimediali distribuiti. Studio dei linguaggi di query per l’interrogazione di database multimediali distribuiti. Sperimentazione delle tecniche e dei tools prodotti.

3. SVILUPPO DI LINGUAGGI MULTIDIMENSIONALI: OTTIMIZZAZIONE DELLE GRAMMATICHE DEI TAO • Studio del problema di “well defined grammar” nell'ambiente dei Tele Action Objects (TAOs). • Ottimizzazione della grammatica dei TAO. • Costruzione di parser ricorsivi per il linguaggio dei TAO. • Sperimentazione di algoritmi di ottimizzazione e costruzione di tools per la conduzione automatica della

ottimizzazione dei TAO. 4. TELE ACTION OBJECTS (TAOS) E XML (EXTENSIVE MARKUP LANGUAGE)

• Approfondimento delle problematiche dei linguaggi multidimensionali in ambiente internet. • Sviluppo dei TAO in XML. • Sperimentazione degli XSL e dei metadati per la rappresentazione e l'interrogazione dei TAO. • Costruzione di metodologie e di tools atti a supportare le fasi costituite dai 2 punti precedenti.

5. MACRO UNIVERSITY: A FRAMEWORK FOR A FEDERATION OF VIRTUAL UNIVERSITY • Specificazione dei TAO per lo scambio e la condivisione delle infomazioni su piattaforme software ed

hardware eterogenee • Multimedia University e sviluppo di applicazioni multimediali distribuite mediante l’uso di TAO, per la

costruzione di una Universita’ Virtuale basata sull’approccio del distance learning. • I TAO ed i metadati aspetti e caratteristiche comuni studio dello stato dell'arte: gli standard IMS e IEEE Loom

6. PARSERS TAO-XML • Definizione di metodologie e tools per la costruzione di ambienti per il parsing di TAO-XML • Sperimentazione degli ambienti su piattaforme hardware eterogenee

7. MULTIMEDIA SOFTWARE ENGINEERING • Definizione di metodologie di ingegneria del software per la costruzione di ambienti e di applicazioni

multimediali distribuite. • Sperimentazione di un laboratorio multimediale distribuito.

Le attività descritte nei punti 1,2,3,4,5,6 e 7 saranno sviluppate con il supporto delle apparecchiature disponibili presso il Laboratorio Multimediale del Dipartimento congiuntamente con le apparecchiature del laboratorio per il distance learning della Cleveland State University, dell'Università di Salerno. Le attivita’ di cui al punto 5 saranno in parte suddivise tra le Universita’ aderenti al progetto MACRO UNIVERSITY elencate qui di seguito: Universita’ di Salerno,


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Universita’ di Roma, Cleveland State University (USA), University of Pittsburgh (USA), National Taiwan University Medical College (Taiwan), Feng Chia University (Taiwan), Aizu University (Japan), Tamkang University (Taiwan).

2.2 Ingegneria del software

Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: U. De Carlini, L. Sansone, G. A. Di Lucca, A.R. Fasolino Studenti di dottorato: G. Casazza Altre collaborazioni : A. Cimitile, G. Canfora, A. De Lucia, M. Tortorella Collaborazioni con altri Enti: Università di Benevento, Università di Bari, Ansaldo Segnalamento Ferroviario Enti Finanziatori : MURST Descrizione attività Le attività di ricerca del 2000 hanno, principalmente, riguardato i seguenti temi: − migrazione di sistemi legacy verso più moderne piattaforme e tecnologie quali le architetture object-oriented,

client/server e a componenti distribuite; − modelli di qualità, in cui sono definiti caratteristiche, attributi e metriche da usarsi come indicatori della qualità in

processi di migrazione di sistemi software ereditati (legacy system) verso ambienti object-oriented e/o client-server;

− metodologie di testing per ridurre tempi e sforzo necessari per realizzare un processo di testing in ambito aziendale.

Per quanto riguarda le attività relative ai primi due punti, esse sono state il naturale prosieguo di quelle condotte negli anni precedenti che avevano portato alla definizione di metodi e tecniche per la realizzazione di processi di migrazione. Nei processi di migrazione, l’identificazione di oggetti in codice procedurale (ovvero non orientato agli oggetti) è ovviamente una delle attività più critiche; diversi sono i metodi descritti in letteratura ed i tool disponibili sul mercato che consentono di raggiungere tale obiettivo, ognuno caratterizzato da propri punti di forza ma anche da limitazioni. Al fine di individuare soluzioni più efficaci, è stato definito e sperimentato un approccio ‘ecclettico’ che, combinando opportunamente approcci esistenti per l’identificazione di oggetti, permette di superare i limiti dei singoli approcci e di raggiungere con miglior precisione gli obiettivi prefissi. Un esperimento, effettuato utilizzando tale approccio, ha mostrato che, combinando opportunamente insieme differenti metodi di identificazione di oggetti e adattandoli alle caratteristiche del sistema oggetto del processo, è possibile ottenere oggetti che: (i) contengono un numero ridotto di servizi spuri; (ii) sono più strettamente correlati al dominio applicativo; (iii) richiedono un minore sforzo per la loro comprensione. Altro fattore che determina il successo di un processo di migrazione verso piattaforme client-server è la individuazione e separazione nel codice legacy dei componenti che controllano l’interfaccia utente (tipicamente migrate sulla parte client) dagli altri che costituiscono le business rules (tipicamente migrate sulla parte server). La metodologia, sviluppata precedentemente, per la individuazione e separazione nel codice legacy di tali componenti è stata applicata ad un caso di studio avente come obiettivo la migrazione verso piattaforme client-server utilizzando l’architettura CORBA. L’effettuazione dell’esperimento, oltre a validare ulteriormente la metodologia, ha fatto individuare criteri e linee guide, che possono essere supportate da strumenti semi-automatici, da seguire nelle fasi di migrazione per la realizzazione delle nuove parti necessarie per la corretta implementazione distribuita del sistema secondo l’architettura CORBA. Per quanto riguarda il problema della valutazione della qualità di un sistema software, ed in particolare ai fini della valutazione della sua manutenibilità, si è definito un modello generale per rappresentare in maniera esplicita le relazioni di tracciabilità tra i diversi componenti di un sistema software, indipendentemente dal tipo e dal livello di astrazione che li caratterizza. Uno strumento software prototipale è stato inoltre sviluppato per consentire una gestione efficace


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delle relazioni di tracciabilità fra componenti. L’impiego del modello di rappresentazione nell’ambito di processi di manutenzione è stato oggetto di una sperimentazione controllata condotta in ambito universitario. Tale sperimentazione ha dimostrato la validità dell’impiego del modello e del relativo strumento per migliorare l’efficacia e l’efficienza degli interventi di manutenzione. Relativamente al tema del testing è stata definita una metodologia per il testing di unità che ha permesso di ridurre gli sforzi necessari per la conduzione di attività di testing aumentando i livelli di copertura dei criteri adottati. La metodologia è stata sviluppata nell’ambito di un caso aziendale. La metodologia utilizza i test-case già disponibili a livello di sistema per identificare, instrumentando opportuname nte ed in maniera semi-automatica il codice da testare, i test-case per le singole unità costituenti il sistema stesso. I singoli test-case così identificati vengono eseguiti e viene calcolato il livello di copertura ottenuto, secondo il criterio di branch coverage, per ciascuna unità. La metodologia consente di ridurre sensibilmente gli sforzi necessari per l’individuazione degli eventuali altri test-case necessari per completare la copertura dei rami non coperti dai test-case ricavati da quelli di sistema, così come consente di ridurre sensibilmente il numero di driver e/o stub da realizzare per il testing di unità. Altre attività di ricerca sono state, inoltre, condotte nel settore del Computer Supported Cooperative Work (CSCW), al fine di individuare quegli aspetti che possono offrire un valido supporto all’Ingegneria del Software ed in particolare al settore della manutenzione dei sistemi software. In questa direzione, in primo luogo, è stato definito un modello di manutenzione in ambiente cooperativo che recepisce le idee caratterizzanti il campo dei CSCW. Quindi è stato avviato lo sviluppo di una versione prototipale di un tool che recepisce i principi definiti nel modello. Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: U. De Carlini, G. A. Di Lucca, A.R. Fasolino Altre collaborazioni : A. Cimitile, G. Canfora, A. De Lucia, M. Tortorella Collaborazioni con altri Enti: Università di Benevento, Università di Bari, Ansaldo Segnalamento Ferroviario, EDS Enti Finanziatori : MURST Descrizione attività Il continuo evolversi della tecnologia dell'informazione e della telecomunicazione ha portato all’utilizzo di nuove metodologie, tecniche e strumenti nei processi di produzione del software. Si stanno, quindi, affermando nuovi scenari di produzione, comprendenti il telelavoro e il cooperative networking e ciò comporta la necessità di ridefinire, integrandoli opportunamente, i modelli dei processi di produzione ed i modelli ed i sistemi di qualità di una qualsiasi organizzazione. Sulla base di tali considerazioni, le attività di ricerca per il 2002 riguarderanno, principalmente, i seguenti temi: − modelli per la valutazione dello stato di un sistema legacy a supporto di decisioni per la sua evoluzione, in un

ambiente di sviluppo e manutenzione del software di tipo iterativo, basato su riuso e distribuito; − testing nell’ambito di un processo di sviluppo software di tipo iterativo, basato su riuso e in ambiente distribuito; − metodologie di testing e manutenzione di sistemi software sviluppati usando un approccio object-oriented. Per quanto riguarda i temi indicati al primo punto, uno degli obiettivi della ricerca è quello di voler fornire un quadro di riferimento per l’assunzione di decisioni circa l'evoluzione di un legacy system e la selezione della strategia di intervento più adatta, nonché un quadro metodologico ed un modello organizzativo per la progettazione e la realizzazione di interventi su legacy systems. Ciò va fatto definendo opportune metodologie, e i necessari strumenti a loro supporto, per la cattura di informazioni e conoscenza relative ad un sistema software, la loro gestione integrata e la condivisione fra una comunità di soggetti, eventualmente distribuiti. A questo obiettivo si accompagna quello di definire e sperimentare nuovi modelli di processo ed organizzativi per la realizzazione di cicli di lavorazione su legacy systems che sfruttino il meccanismo del lavoro a distanza (telelavoro). Le attività inerenti il tema indicato al secondo punto sono rivolte alla definizione di opportuni processi di testing che tengano conto di un processo di sviluppo del software basato su un ambiente cooperativo e distribuito e degli


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strumenti più idonei a supportarli. Scopo principale di tali processi è quello della riduzione dello sforzo totale delle attività di testing rispetto ad un ambiente di sviluppo ‘tradizionale’. Le attività prevedono la realizzazione di esperimenti controllati per la validazione dei processi definiti. Relativamente al terzo punto, tra i diversi aspetti che meritano di essere investigati riguardanti il testing e la manutenzione di tali sistemi vi è la valutazione di come il paradigma object-oriented influisca sulle diverse attività di un processo di testing o di manutenzione, come ad esempio quali i criteri di copertura che devono essere adottati per il testing (e come individuare gli opportuni test-case) e l'analisi dell'impatto di una modifica sul sistema software. Riguardo a tali attività, occorre anzitutto indagare su quali tecniche, fra quelle comunemente impiegate, risultino più idonee per eseguirle efficacemente, o come le tecniche tradizionali vadano riconsiderate sulla base dei meccanismi tipici dell'object-oriented. L’attività di ricerca prevede la realizzazione di esperimenti controllati finalizzati ad analizzare come diversi modelli di tracciabilità fra componenti di un sistema software object-oriented possano influire sul successo dell'attività di testing e manutenzione. La tracciabilità in un ambiente object-oriented si caratterizza infatti per i meccanismi peculiari di interazione fra gli oggetti offerti ad esempio dalle relazioni di ereditarietà, di associazione e di dipendenza, e deve pertanto essere confrontata rispetto a forme di tracciabilità indipendenti dall'ambiente. Tale confronto consentirà, anche, di validare o confutare l'ipotesi che l'approccio object-oriented favorisce la testabilità e la manutenibilità di un sistema software.

2.3 Sistemi Evoluti di Basi di Dati Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: L. Sansone, A. Chianese, A. Picariello Altre Collaborazioni: G. Boccignone Collaborazioni con altri Enti: Università di Salerno, University of Maryland Enti Finanziatori: MURST, Regione Campania Il vertiginoso sviluppo delle tecnologie per la trasmissione e la comunicazione dell’informazione ha evidenziato come questione di fondamentale interesse scientifico nonché applicativo, la possibilità di memorizzare, organizzare e trattare ampie collezioni di dati eterogenei in basi di dati multimediali. Le applicazioni multimediali emergenti sono oramai progettate su sistemi di gestione di basi di dati (Data Base Management System, DBMS) integrati da nuove funzionalità specifiche per i dati multimediali, per l'indicizzazione, la memorizzazione e il reperimento di dati di diversa natura quali immagini, audio, grafica, video e testi. In questo contesto, assumono un particolare ruolo la definizione di ambienti e linguaggi per l'organizzazione e la gestione di oggetti multimediali complessi. sia per la definizione che per la manipolazione dei dati (livello Data Definition Language/Data Manipulation Language). I sistemi informativi multimediali pongono requisiti e richieste di gestione dei dati profondamente diversi da quelli che possiamo definire le "basi di dati tradizionali". Alcune di queste differenze che costituis cono una grossa sfida di ricerca per la comunità scientifica, sono mostrate nel seguito:

• Gli oggetti multimediali sono diversi e con caratteristiche diverse. • Gli oggetti multimediali sono di dimensioni notevoli. • La struttura di un oggetto multimediale è complessa. • Gli oggetti multimediali hanno relazioni temporali e spaziali . • Le applicazioni multimediali richiedono all'utente la possibilità di definire nuovi tipi di dato come parte dello

schema. Da ciò nasce l'esigenza di DBMS estensibili, comunque a schema non statico. • L'accesso ad un data base multimediale è complesso e non ben definito. Ciò porta alla necessità di modelli e

linguaggi che possano trattare informazioni incomplete. L’attività di ricerca prevista per il 2001 ha per oggetto lo studio, la progettazione e la sperimentazione di un Sistema di Gestione di Basi di Dati Multimediali, contenente immagini, audio, video, testo, a servizio dei vari campi di interesse


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citati. Più precisamente, la ricerca e’ orientata alla realizzazione di una piattaforma di base per gestire una biblioteca multimediale alle quali si possa accedere anche per contenuto semantico. Gli obiettivi dell’attività di ricerca per il 2001 possono così riassumersi:

1. Progettazione di un sistema di basi di dati multimediale per la gestione di immagini, video, testo e grafica. 2. Definizione di un algebra relazionale estesa ai concetti di somiglianza. La logica booleana impiegata nei

database tradizionali, infatti, non è più adeguata per trattare dati di tipo multimediale. 3. Definizione di una strategia di information fusion basata sulla Logica Fuzzy e sui Random Markov Model, al

fine di selezionare gli oggetti multimediali rintracciati dall’elaborazione delle query. Definizione di metodi e tecniche di ottimizzazione delle query basate su una pianificazione attiva dell’attività dell’ottimizzatore.

2.4 Visione Artificiale Consuntivo di attività 2000 Settore: Ingegneria Informatica Tema: Riconoscimento di Immagini Membri del Dipartimento che parteciperanno alle attivita': L.P. Cordella, F. Martinucci, M. Vento, C. Sansone, P. Foggia Altre collaborazioni: A. Marcelli, C. De Stefano, F. Tortorella, G. Boccignone, M. De Santo, G. Ramella, L. Serino Collaborazioni con altri enti: - Istituto di Cibernetica del CNR di Arco Felice (NA) - Electrical, Computer and Systems Engineering Dept., Renssellaer Polytecnic Inst., Troy, N.Y., USA - Dept. of Computer Science, Image Analysis Laboratory, State University of New York at Stony Brook, N.Y.,

USA - Dip. di Ingegneria dell’Informazione e Matematica Applicata, Universita’ di Salerno - Facolta' di Ingegneria, Universita' di Cassino Enti finanziatori: - MURST

Nell’anno 2000 è stata proseguita l’attività di ricerca relativa agli algoritmi di classificazione basati su architetture multi-esperto. In tale contesto sono stati definiti e valutati sperimentalmente un insieme di criteri innovativi per migliorare i risultati della classificazione. L’obiettivo è stato conseguito introducendo, da un lato, opportune regole per combinare le risposte di singoli esperti e dall’altro, metodi per stimare l’affidabilità della decisione finale presa dall’esperto. Sulla base di quest’ultima, inoltre, è stato definito un metodo che mira a non far pronunciare il sistema nel caso in cui la risposta non sia ritenuta sufficientemente affidabile (opzione di rigetto), conseguendo in tal modo il duplice obiettivo di determinare il compromesso ottimale tra la minimizzazione degli errori e la conseguente diminuzione delle decisioni intraprese. L’opzione di rigetto è stata impiegata in due schemi architetturali alternativi: nel primo il sistema è costituito da singoli esperti dotati di opzione di rigetto e la risposta complessiva viene dalla combinazione delle singole uscite (che potranno fornire la classe di appartenenza o un rigetto); nella seconda soluzione, i singoli esperti non sono dotati di opzione di rigetto, ma è stata definita, sulla base del tipo di esperti presenti e sul tipo di combinazione adottato, un’opzione di rigetto attiva a valle della combinazione delle uscite. Le due soluzioni sono state oggetto di preliminare sperimentazione in alcuni contesti applicativi differenti.

E’ stata inoltre proseguita l’attività di ricerca sull’impiego di tecniche di machine learning per l’addestramento di un sistema di riconoscimento. In tale ambito è stato definito un metodo che, basandosi sulle tecniche di programmazione logica induttiva, è in grado di realizzare automaticamente la prototipazione, nel caso in cui le descrizioni da prototipare siano espresse in termini di grafi relazionali con attributi. E’ da puntualizzare che tali descrizioni rivestono infatti una notevole importanza applicativa in quanto largamente impiegate nella maggior parte dei metodi di Visione Artificiale basati su una decomposizione strutturale degli oggetti contenuti nella scena.

Sono inoltre state continuate le attività legate all'analisi automatica di immagini radiografiche per la diagnosi precoce del carcinoma mammario, all'individuazione e riconoscimento di targhe automobilistiche, al riconoscimento di banconote, al riconoscimento e autenticazione di firme. In particolare, saranno studiati criteri per la selezione


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automatica ottimale di features, valutando, nel contempo, nuovi schemi di classificazione per migliorare le prestazioni del sistema di riconoscimento complessivo.

Per quanto attiene la segmentazione ed il riconoscimento del manoscritto connesso on-line sviluppati negli anni precedenti, si è lavorato alla definizione di un metodo di classificazione gerarchico dei caratteri presenti nello scritto corsivo. In particolare, il classificatore sviluppato usa informazioni relative alla forma delle componenti di secondo livello per effettuare una preclassificazione delle stesse, cioè per individuare un insieme di classi tra cui sia presente quella a cui le componenti molto probabilmente appartengono. Una caratteristica molto importante del sistema sviluppato e’ quella di consentire una stretta interazione tra le fasi di individuazione delle componenti di secondo livello e la fase di classificazione: se le componenti di secondo livello individuate nella fase di segmentazione non consentono il riconoscimento dei caratteri componenti la parola in maniera affidabile, viene ripetuta la fase di segmentazione a partire dall’insieme dei caratteri correttamente individuati. L’efficienza del sistema di classificazione proposto è stata valutata mediante una sperimentazione sul database UNIPEN.

Preventivo di attività 2002 Settore: Ingegneria Informatica Tema: Riconoscimento di Immagini Membri del Dipartimento che parteciperanno alle attivita': L.P. Cordella, M. Vento, C. Sansone, P. Foggia Studenti di dottorato: C. Guidobaldi Altre collaborazioni: A. Marcelli, C. De Stefano, F. Tortorella, G. Boccignone, M. De Santo, G. Ramella, L. Serino Collaborazioni con altri enti: - Istituto di Cibernetica del CNR di Arco Felice (NA) - Electrical, Computer and Systems Engineering Dept., Renssellaer Polytecnic Inst., Troy, N.Y., USA - Dept. of Computer Science, Image Analysis Laboratory, State University of New York at Stony Brook, N.Y.,

USA - Dip. di Ingegneria dell’Informazione e Matematica Applicata, Universita’ di Salerno - Facolta' di Ingegneria, Universita' di Cassino Enti finanziatori: - MURST

Nell’anno 2001 si proseguirà l’attività di ricerca relativa ai metodi di classificazione basati su architetture

multi-esperto con l’impiego congiunto di opzioni di rigetto per consentirne l’impiego in domini applicativi reali. I criteri già definiti negli anni precedenti saranno sperimentati e migliorati nel contesto di applicazioni multimediali. In tale ambito un aspetto di primaria importanza è quello di riconoscere automaticamente un filmato al fine di decomporlo in parti componenti come shots e cambi scene; il conseguimento di tale obiettivo comporterebbe infatti la possibilità di indicizzare il filmato, associando a ciascuna componente del filmato stesso un insieme di parole chiave (indici) legate al contenuto delle scene. L’indicizzazione consentirebbe inoltre di gestire ampie librerie di filmati digitali con motori di ricerca in grado di recuperare scene o pezzi di filmato in maniera tematica.

Nel quadro appena descritto è particolarmente promettente una linea di ricerca basata sull’uso congiunto delle componenti audio e video del filmato. Analisi sperimentali preliminari su filmati di diversa tipologia ha infatti evidenziato che i risultati conseguibili con un metodi basati sull’analisi vocale sono complementari a quelli ottenibili da metodi basati sull’analisi della sola componente video. Si verifica sovente la situazione in cui uno dei due metodi individua “cambi scena” non identificati dall’altro e viceversa. L’integrazione delle due metodologie sembra quindi foriera di interessanti risultati; in accordo a tale approccio l’analisi del filmato sarà condotta in parallelo analizzando la componente audio e video. In corrispondenza di situazioni in cui i metodi producono risultati “incoerenti” si procederà ad approfondire il livello di dettaglio dell’analisi. Si valuterebbe cioè la credibilità statistica delle decisioni intraprese dai due analizzatori, combinando le loro decisioni in un'unica decisione finale statisticamente più affidabile. Tale approccio (combinazione di più esperti) è stato sperimentato recentemente in altri settori della Pattern Recognition con incrementi prestazionali molto spinti soprattutto nei domini in cui i singoli riconoscitori lavorano su informazioni molto “complementari” come accade nel caso della componente audio e video di un filmato.


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Sarà inoltre proseguita l’attività di ricerca sull’impiego di tecniche di machine learning per l’addestramento di un sistema di riconoscimento. Particolare enfasi si attribuirà al miglioramento prestazionale di un sistema (già definito nel precedente anno) che, basandosi sulle tecniche di programmazione logica induttiva, è in grado di realizzare automaticamente la prototipazione, nel caso in cui le descrizioni da prototipare siano espresse in termini di grafi relazionali con attributi. Il miglioramento coinvolgerà principalmente le euristiche per l’ottenimento di prototipi “massimamente generali” contenendo lo sforzo computazionale dell’approccio.

Saranno poi continuate le attività legate all'analisi automatica di immagini radiografiche per la diagnosi precoce del carcinoma mammario, all'individuazione e riconoscimento di targhe automobilistiche, al riconoscimento di banconote, al riconoscimento e autenticazione di firme. In particolare, saranno studiati criteri per la selezione automatica ottimale di features, valutando, nel contempo, nuovi schemi di classificazione per migliorare le prestazioni del sistema di riconoscimento complessivo.

Sulla base dei metodi per la segmentazione ed il riconoscimento del manoscritto connesso on-line sviluppati negli anni precedenti, si proseguirà lo studio di un metodo di classificazione gerarchico dei caratteri presenti nello scritto corsivo. In particolare, riconosciuta l’importanza che i metodi di prototipazione automatica rivestono allorquando si debbano riconoscere esemplari appartenenti a classi con una elevata variabilità, quale è il caso dei caratteri manoscritti, si intende proseguire l’attività di caratterizzazione dei sistemi di apprendimento automatico basati su algoritmi genetici, con particolare riferimento alle tecniche di niching ed ai metodi per implementarli. Tale attività, iniziata nel 1998, prevede la definizione di modelli analitici per la ottimizzazione contemporanea dei parametri evolutivi del sistema genetico e delle prestazioni dei prototipi ottenuti come risultato di tale evoluzione. L’obiettivo finale che si intende perseguire è quello di fornire un metodo sperimentale, fondato teoricamente, per valutare le prestazioni dei prototipi forniti dal sistema di apprendimento, in modo da raggiungere il miglior compromesso tra i requisiti contrastanti di ogni set di prototipi: generalità, in modo da riconoscere come appartenenti alla stessa classe esemplari anche molto diversi, e specializzazione, in modo da distinguere tra esemplari molto simili ma appartenenti a classi diverse.

3 Settore: Misure

3.1 CALCOLATORI DI MISURA

Consuntivo di attività 2001 Membri del Dipartimento: A.Langella, F.Cennamo, A.Baccigalupi, L.Angrisani. Altre collaborazioni : Ericcson Lab Italy (Pagani -SA), Marconi plc (Marcianise - CE), Alenia Marconi System (Fusaro - NA), Osservatorio Astronomico di Capodimonte Collaborazioni con altri Enti: Università di Salerno (DIIIE), Università di Cassino (DAEMI) Enti Finanziatori : MURST L’attività di ricerca, svolta nell’anno 2000, è, di seguito, descritta facendo riferimento ai temi affrontati. Definizione e messa a punto di metodi innovativi, basati su algoritmi di elaborazione numerica, per la rilevazione, misura e classificazione di segnali non-stazionari di tipo transitorio. E’ stato proposto un metodo, basato sull’elaborazione numerica dei segnali, per la rilevazione, misura dei parametri caratteristici e classificazione di segnali transitori sovrapposti a forme d’onda stazionarie. L’elemento innovativo del metodo è l’impiego della trasformata wavelet . Essa, grazie alle sue specifiche proprietà tempo-frequenza (risoluzione variabile sul piano temp o-frequenza ed elevata reiezione al rumore), ben si adatta alle caratteristiche di segnali di breve


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durata, elevato contenuto spettrale e rumorosi quali i transitori che si incontrano in diversi settori di applicazione. Grazie all’uso combinato della trasformata wavelet continua e della trasformata wavelet a tempo discreto, il metodo proposto risulta completamente automatico e caratterizzato da una elevata reiezione al rumore eventualmente sovrapposto al segnale in esame. La misura dei parametri caratteristici del transitorio avviene in due fasi. Durante la prima fase, sfruttando le proprietà dei massimi locali della trasformata wavelet continua, viene stimata la durata del transitorio. Nella seconda fase, grazie all’informazione ottenuta nella prima fase ed applicando la trasformata wavelet a tempo discreto al segnale originario, il transitorio viene estratto dalla forma d’onda sulla quale è sovrapposto favorendo la valutazione di altri suoi parametri significativi. Il metodo è stato utilizzato in diversi settori di applicazione, tra i quali il monitoraggio ed analisi della qualità dell’energia elettrica e la misurazione dei parametri di impulsi registrati in prove in alta tensione. Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di strumentazione automatica di misura L’attività è stata rivolta alla progettazione, realizzazione e caratterizzazione di un analizzatore della qualità dell’energia elettrica equipaggiato con un DSP TMS320C30 della Texas Instruments, un sistema di acquisizione dati della Burr-Brown e una adeguata circuiteria per la comunicazione tra l’interfaccia VXI e una porta seriale del DSP. L’analizzatore, che implementa la procedura di misura basata sulla trasformata wavelet descritta al punto precedente, consente il rilievo e la misura dei parametri caratteristici dei disturbi transitori che si presentano sulla tensione di rete. Le capacità elaborative del DSP unite alle potenzialità del bus VXI garantiscono un throughput di 20 disturbi analizzati al secondo, ovvero, in altri termini, un dis turbo analizzato ogni tre periodi della fondamentale di rete. Definizione e messa a punto di originali metodi, basati su algoritmi di elaborazione numerica, per misure e verifica di conformità di apparati a radiofrequenza In relazione alla qualificazione di apparati GSM, è stato proposto un metodo che, sfruttando le proprietà tempo-frequenza (Time Division Multiple Access (TDMA) e Frequency Division Multiple Access (FDMA)) dei segnali GSM, consente l’esecuzione contemporanea ed automatica delle maggior parte delle misurazioni richieste dagli standard ETSI: potenza media della portante, profilo di potenza nel tempo, spettri dovuti alla modulazione e alle commutazioni, errori di fase e frequenza. La chiave di successo del metodo sta nel fatto che il segnale GSM, una volta digitalizzato, viene opportunamente trasformato tramite una rappresentazione tempo-frequenza al fine di ottenere una visione complessiva dell'evoluzione del contenuto spettrale in ogni timeslot (unità temporale fondamentale del segnale GSM). Questo risultato consente di ottenere le misure citate in precedenza tramite semplici operazioni numeriche sui risultati della trasformata tempo-frequenza. Preventivo di attività 2002 L’attività di ricerca, da svolgersi nell’anno 2001, è, di seguito, descritta facendo riferimento ai temi che saranno affrontati. Definizione e messa a punto di metodi innovativi, basati su algoritmi di elaborazione numerica, per la rilevazione, misura e classificazione di segnali non-stazionari di tipo transitorio. L'attenzione sarà posta sulla rilevazione e la stima di interarmoniche non stazionarie in misure di interferenza elettromagnetica condotta, data la lacunosità delle linee guida offerte dallo standard IEC 1000-4-7. In particolare, sarà investigata l'efficacia delle rappresentazioni tempo-frequenza nel ricostruire in modo accurato le leggi di frequenza ed ampiezza istantanea, che caratterizzano le interarmoniche eventualmente presenti nel segnale in esame Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di strumentazione automatica di misura.


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Sarà progettato, realizzato e caratterizzato un prototipo di impedenzimetro numerico in standard IEEE-1155 (VXI). Il prototipo, grazie a tecniche di misura già rese operative ed innovative ed efficienti soluzioni di pre-elaborazione numerica dei segnali di misura (prodotto interno, predizione sinusoidale), dovrebbe assicurare incertezza paragonabile (0.02%) e tempo di misura ridotto se confrontati con le soluzioni sia presenti sul mercato sia descritte in letteratura. Inoltre, in virtù dell’elevata velocità di trasferimento dati offerta dall’interfaccia standard di tipo register-based, si stima un throughput complessivo (circa 300÷400 misurazioni al secondo) tale da conferire al prototipo la capacità di seguire le variazioni dell’impedenza incognita. Definizione e messa a punto di originali metodi, basati su algoritmi di elaborazione numerica, per misure e verifica di conformità di apparati a radiofrequenza L’attenzione sarà posta sulla definizione e messa a punto di metodi, basati sull’elaborazione numerica del segnale in esame, per la misurazione del jitter, sia su segnali di temporizzazione con forma rettangolare sia su segnali digitali in reti PDH e SDH, e del rumore di fase in portanti sinusoidali. Con riferimento alla misura del jitter su clock di temporizzazione e su segnali digitali, l'attività di ricerca avrà come obiettivo la messa a punto di un metodo capace di superare i problemi che emergono da alcune difformità tra le linee guida proposte dalle raccomandazioni ITU-T e le condizioni effettive di misura, e, in modo specifico, tra i fronti ideali cui fanno riferimento le raccomandazioni ITU-T e quelli distorti che caratterizzano i segnali nei sistemi reali di comunicazione. Il metodo dovrà effettuare la misura di jitter confrontando il segnale acquisito con un segnale di riferimento, per la cui costruzione sono previsti due approcci in relazione alle condizioni operative di misura. Il primo approccio prevede che il segnale di riferimento sia caratterizzato da fronti lineari la cui pendenza sia pari alla pendenza media dei corrispondenti fronti del segnale acquisito; per ciascuno dei fronti di salita del segnale di riferimento, il jitter istantaneo si ottiene valutando l'intervallo temporale che intercorre tra il fronte in questione e il corrispondente fronte del segnale acquisito. Il secondo approccio utilizzerà un segnale di riferimento la cui forma sarà una immagine digitale di quello acquisito; il jitter sarà stimato valutando la mutua correlazione tra tale segnale di riferimento e quello acquisito. Riguardo alla misura del rumore di fase, il metodo prevede un sovra-campionamento del segnale in esame e l’adozione di uno schema di demodulazione coerente ottimizzato. In tal modo, si potranno garantire prestazioni soddisfacenti nell'analisi di portanti sinusoidali la cui frequenza può variare tra frazioni di Hertz fino a centinaia di megahertz. Inoltre, il metodo potrà costituire una valida alternativa sia ai sistemi di misura analogici, nel caso della valutazione del rumore di fase vicino alla portante, sia agli analizzatori di intervallo di tempo, nel caso di frequenze della portante superiori a unità di megahertz.

4 Settore: Ricerca Operativa

4.1 Modelli e metodi di ottimizzazione discreta e su rete. Pianificazione e controllo delle reti di traffico. Modelli e metodi per la pianificazione e il controllo della produzione.

Consuntivo di attività 2000 Membri del Dipartimento: Antonio Sforza. Studenti di dottorato: M. Boccia Altre collaborazioni : Borsisti Convenzione Comune (Luigi Cavaliere, Nicola Pascale, Giovanni Rota, Rosario Ruffo), Pasquale Avella (ricercatore Università del Sannio), Carmelo De Masi (ANEA), Gianpaolo Ghiani (Assegnista di ricerca), Mario Perrotta (libero professionista). Collaborazioni con altri Enti: Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e Matematica Applicata dell’Università di Salerno; CRMPA, Centro di Ricerca in Matematica Pura ed Applicata c/o Università di Salerno; Centre de Recherche


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sur les Transports (C.R.T.), Université de Montreal, Montreal, Canada; University of Massachussets in Lowell, Massachussets, USA; I.A.M. - C.N.R., Napoli; I.A.S.I. - C.N.R., Roma; Istituto di Cibernetica - C.N.R., Napoli; Istituto Motori - C.N.R., Napoli; A.N.M. (Azienda Napoletana Mobilità) - Napoli; Amministrazione Comunale di Portici, Amministrazione Comunale di Napoli, ELASIS. Enti finanziatori: MURST, Università Federico II di Napoli, CNR (Progetto Finalizzato Trasporti 2 e Progetto Strategico Applicazioni della Matematica), U.E. (Progetto THERMIE), ELASIS. L’attività di ricerca svolta nel 2000 ha fatto riferimento al progetto di Ricerca di rilevante interesse Nazionale M.U.R.S.T (denominazione MOST ‘97 - Coordinatore nazionale: Prof. Gianni Di Pillo), al Progetto Finalizzato Trasporti 2 del C.N.R., al Progetto Strategico CNR Applicazioni della Matematica, al Progetto CENTAUR (E.E.C. - Progetto THERMIE), al Progetto ATENA del Comune di Napoli ed alla Convenzione DIS - Elasis. Nell'ambito del Progetto Nazionale MOST ‘97 è sviluppato un progetto di ricerca incentrato sui problemi di arc routing e location arc-routing, con applicazioni alla produzione e distribuzione di beni e/o servizi. Nell’ambito del Progetto Finalizzato Trasporti 2 (P.F.T.2), l'Unita' Operativa ha concluso il progetto di ricerca, coordinato tra diverse sedi, "Regolazione del Traffico Urbano con Vincoli sull'Inquinamento Ambientale - Tecniche di Programmazione Matematica”. In questo ambito è stato ulteriormente affinato un software applicativo orientato alla pianificazione e al controllo del traffico urbano in realtà di dimensioni piccolo-medie. Il programma di lavoro ha compreso, in particolare, l’implementazione di modelli di emissione delle sostanze inquinanti, una analisi relativa alla possibilità di collegamento del modello ad una mappa territoriale, la sperimentazione su alcuni comuni italiani di piccola e media dimensione. Nell’ambito del Progetto Strategico CNR “Applicazioni della Matematica per la Tecnologia e la Società”, è stato sviluppato un progetto di ricerca sul tema “Modelli e metodi per la logistica aziendale”, con particolare riferimento ai problemi di localizzazione e di logistica della distribuzione, attraverso modelli di percorso mediano risolti con tecniche poliedrali di tipo Branch-and-Cut, che hanno consentito di risolvere in maniera esatta istanze fino a 300 nodi. Nell’ambito dell’Attività di Ricerca sui modelli e metodi di ottimizzazione combinatoriale per la pianificazione e il controllo della produzione, è stato proseguito lo sviluppo di algoritmi euristici per l’assemblaggio di circuiti stampati.

Nell’ambito del progetto CENTAUR, avente come obiettivo la realizzazione di un sistema a basso consumo energetico e non inquinante nel centro Antico di Napoli, il Gruppo di R.O. ha continuato ad avere la funzione di coordinamento scientifico e quella di realizzazione di modelli ed algoritmi per la simulazione della situazione attuale e degli scenari futuri.

Nell’ambito della Convenzione stipulata con il Servizio Traffico del Comune di Napoli è stata svolta attività di

ricerca applicata e contestualmente attività di supporto al Servizio Traffico nel campo della predisposizione, sviluppo ed utilizzazione di modelli per la simulazione, la gestione e il controllo dei sistemi di traffico urbano. Nell’ambito di questa attività è stato predisposto il piano di traffico relativo all’area urbana centrale di Napoli per l’apertura dei cantieri della metropolitana. La convenzione ha previsto 4 borse di studio pienamente utilizzate sui suddetti temi. E’ stata stipulata una convenzione con ELASIS per lo sviluppo di modelli per la simulazione la gestione e il controllo di un sistema di regolazione semaforica intelligente basato su metodi di programmazione logica, con una applicazione al caso reale di una intersezione semaforizzata del Comu ne di Afragola.

E’ stato sviluppato infine un forte impegno di ricerca nell’ambito del progetto ATENA (Ambiente, Traffico, TElematica Napoli) del Comune di Napoli, avente come obiettivo la sperimentazione di una flotta di veicoli a minimo impatto ambientale e lo sviluppo di un supervisore del traffico urbano. Il tema oggetto di lavoro è legato alla analisi e/o la determinazione dei percorsi della flotta dei veicoli. E’ stato sviluppato un algoritmo combinatorio basato su funzioni di penalità esponenziali per il problema del percorso minimo vincolato (Constrained Shortest Path).

Nell’ambito dello stesso progetto è stata svolta una intensa attività di coordinamento del Progetto generale che ha portato alla costituzione di una Commissione Scientifica di Garanzia ed alla definizione di una Convenzione quadro tra Comune di Napoli e Ateneo “Federico II” con il coinvolgimento diretto del DIS e di altri Dipartimenti (DIET, DIE, DIT).


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Preventivo di attività 2002 Membri del Dipartimento: Antonio Sforza. Altre collaborazioni : 4 Borsisti Convenzione Comune, Borsista ELASIS/CRF, Pasquale Avella (ricercatore Università del Sannio). Collaborazioni con altri Enti: Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e Matematica Applicata dell’Università di Salerno; CRMPA, Centro di Ricerca in Matematica Pura ed Applicata c/o Università di Salerno; Centre de Recherche sur les Transports (C.R.T.), Université de Montreal, Montreal, Canada; I.A.S.I. - C.N.R., Roma; Istituto di Cibernetica - C.N.R., Napoli; Istituto Motori - C.N.R., Napoli; A.N.M. (Azienda Napoletana Mobilità), Amministrazione Comunale di Napoli, ELASIS, ASIA (Azienda Speciale Igiene Ambientale). Enti finanziatori: MURST, Comune di Napoli, ELASIS, CRF.

L’attività di ricerca prevista per il 2002 fa riferimento al progetto di ricerca di rilevante interesse nazionale M.U.R.S.T (denominazione COSO, COmplex System Optimization- Coordinatore nazionale: Prof. Gianni Di Pillo, Università di Roma), alla Convenzione Comune DIS, nell’ambito del progetto ATENA, e a due convenzioni in corso di predisposizione, con il Comune di Napoli, nell’ambito di un finanziamento regionale, e con ELASIS (Centro Ricerche FIAT nel Mezzogiorno).

Nell’ambito del Progetto Nazionale MURST denominato COSO, il tema oggetto di lavoro è legato alla analisi e/o la determinazione dei percorsi di una flotta dei veicoli. Su questo tema è stato sviluppato nel corso del 2000 un algoritmo combinatorio basato su funzioni di penalità esponenziali per il problema del percorso minimo vincolato (Resource Constrained Shortest Path). Si prevede di consolidare l’attività di ricerca relativa ai problemi di minimo percorso vincolato, con particolare riferimento ad un sistema generali di vincoli relativi a parametri di percorso sommabili (come lunghezza e tempo di percorrenza), e non sommabili (come pendenza, tortuosità, tipo di pavimentazione). A partire dai risultati già ottenuti si costruiranno algoritmi esatti, del tipo Branch and Cut) ed approssimati (euristiche lagrangiane e a riduzione di potenziale) con sviluppo di mo duli software prototipali orientati alla predisposizione di DSS.

Nell’ambito della Convenzione stipulata con il Servizio Traffico del Comune di Napoli per il Progetto ATENA si svolgerà attività di ricerca applicata e contestualmente, con la collaborazione dei Borsisti della Convenzione, attività di supporto al Servizio Traffico nel campo della predisposizione, sviluppo ed utilizzazione di modelli per la simulazione, la gestione e il controllo dei sistemi di traffico urbano, con particolare riferimento ai problemi di flusso multicommodity ed ai problemi di network design. Si svilupperà inoltre un sostanziale impegno di ricerca, avente come obiettivo la sperimentazione di una flotta di veicoli a minimo impatto ambientale e lo sviluppo di un supervisore del traffico urbano. Nell’ambito dello stesso progetto ATENA si svolgerà una intensa attività di coordinamento del Progetto generale con il coinvolgimento diretto del DIS e di altri Dipartimenti (DIET, DIE, DIT).

La nuova convenzione in corso di predisposizione, con il Comune di Napoli, nell’ambito di un finanziamento regionale, fa riferimento allo sviluppo di un Sistema Telematico per il Controllo del Traffico Urbano nella Città di Napoli. In questo ambito si prevede di sviluppare una attività di ricerca relativa a modelli e metodi per la regolazione semaforica su reti sovrassature, di grande rilievo applicativo, con sperimentazioni su casi reali tratti dalla rete urbana di Napoli.

E’ inoltre in corso di predisposizione una convenzione con ELASIS ed IASI-CNR-Roma per lo sviluppo di modelli e metodi di programmazione logica per la simulazione la gestione e il controllo di un sistema di regolazione semaforica intelligente.

5 Conclusioni Si rinvia all'allegato "questionario" nel quale sono elencate le pubblicazioni prodotte nell'ultimo biennio e tutti i dati richiesti dall'Amministrazione Centrale. Gli stessi saranno inseriti, come richiesto, nel web e non


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sono allegati su esplicita richiesta dell'Amministrazione medesima Napoli, 25/09/01 Il Direttore del Dipartimento ( Prof. Bruno Fadini )

PIANO DELLE RICERCHE PER L’ANNO 2002 · consuntivo e programma delle attivitÀ di ricerca 1...

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