(a cura del responsabile nazionale)

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1 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Del Giudice Paolo Rappresentante nazionale: di appartenenza: Posizione nell'i.n.f.n.: Del Giudice Paolo ISS Linea di ricerca INFORMAZIONI GENERALI Studio di fattibilità per un sistema di trasduzione in tempo reale di stimoli visivi in stimoli tattili dinamici basato in parte su dispositivi neuromorfi RM2, ISS, To Laboratorio ove si raccolgono i dati Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio Acceleratore usato Fascio (sigla e caratteristiche) Processo fisico studiato Apparato strumentale utilizzato Sezioni partecipanti all'esperimento Istituzioni esterne all'ente partecipanti Durata esperimento Gruppo Collegato di Sanità, Roma2, Torino INI (Istituto di neuroinformatica) (ETH, Zurigo) 1 anno (prolungamento) Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)

2 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE RM2 Resp. loc.: Gaetano Salina VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 IMPORTI DESCRIZIONE DELLA SPESA Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale 5 gg Zurigo 2,0 2,0 Metabolismo laboratorio chip retinico 1,0 3,0 4,0 3,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni? Breve descrizione dell'intervento: Mod EC./EN. 2 Totale 6,0 di cui SJ 3,0 (a cura del responsabile locale)

3 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE TO Resp. loc.: Eros Pasero VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 IMPORTI DESCRIZIONE DELLA SPESA Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 3 viaggi a Roma,ciascuno della durata di due giorni. 2,0 2,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Una missione all'estero 1,0 1,0 PCB,componenti meccanici e cristalli per ogni prototipo (2 prototipi) Telecamera CMOS 2,0 1,0 3,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro Adattamento mouse ai sensori CMOS 3,0 3,0 Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni? Breve descrizione dell'intervento: Mod EC./EN. 2 Totale 9,0 di cui SJ 0,0 (a cura del responsabile locale)

4 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE ISS Resp. loc.: Del Giudice Paolo VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 IMPORTI DESCRIZIONE DELLA SPESA Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 10 gg a Torino 2,0 2,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale 7 gg Zurigo + 5gg Roma da INI 4,0 4,0 pcb + componenti meccanici e cristalli per due prototipi 4,0 4,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni? Breve descrizione dell'intervento: Mod EC./EN. 2 Totale di cui SJ 10,0 0,0 (a cura del responsabile locale)

5 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE RM2 Resp. loc.: Gaetano Salina ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

6 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE RM2 Resp. loc.: Gaetano Salina ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

7 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE TO Resp. loc.: Eros Pasero ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

8 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE TO Resp. loc.: Eros Pasero ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

9 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE ISS Resp. loc.: Del Giudice Paolo ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

10 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE ISS Resp. loc.: Del Giudice Paolo ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

11 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Del Giudice Paolo PREVENTIVO GLOBALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 Missioni interne Missioni estere Materiale di consumo A CARICO DELL' I.N.F.N. Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e Materiale manutenzione inventariabile Costruzione apparati In KEuro TOTALE Compet. A carico di altri Enti ISS RM2 TO 2,0 2,0 SJ 4,0 2,0 1,0 SJ 4,0 1,0 3,0 SJ 3,0 SJ SJ SJ SJ 3,0 SJ 10,0 3,0 9,0 SJ 3,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 4,0 7,0 8,0 3,0 3,0 22,0 3,0 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

12 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Del Giudice Paolo A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 L'esperimento (studio di fattibilità biennale ) ha raggiunto buona parte dei suoi scopi, ma sono stati necessari alcuni cambiamenti di rotta: I trasduttori METEC che pensavamo originariamente di utilizzare si sono rivelati inadatti; ci siamo allora indirizzati a dischi piezoelettrici Physik Instrumente, con l'idea di realizzare per ogni effettore tattile una pila di tali dischi, da utilizzare in modalita' di vibrazione; consideriamo ancora interessante questa opzione, ma per le difficolta' incontrate ed i tempi di sviluppo ci siamo rivolti ai cristalli piezoelettrici MURATA, con i quali abbiamo realizzato il prototipo appena ultimato. Per il sensore ottico e' stata necessaria una lunga operazione di "ingegneria inversa" sulla retina originariamente prodotta presso l'ini, e questo ha portato al progetto congiunto con l'ini di un nuovo chip retinico, in fonderia a luglio. Nel 2004 si e' avuto l'ingresso nell'esperimento del gruppo presso il Politecnico di Torino, con lo scopo primario di sviluppare in parallelo un mouse tattile con sensore 'convenzionale' CMOS ed estrazione software dei bordi "on mouse"; recentemente si e' affacciata la prospettiva di costruire un mouse tattile Braille guidato da un OCR in tempo reale, con particolari proprieta' per riprodurre la sensazione soggettiva del non vedente quando scorre attivamente un testo Braille. Il prolungamento di un anno appare necessario a completare lo studio di fattibilità, anche in vista di un eventuale rilancio dell'attivita' in specifiche direzioni applicative per il Risultati principali ottenuti finora: Progettazione e costruzione prototipo di mouse tattile (ISS) Caratterizzazione retina INI e proposta di nuovo fotopixel(tesi M. Giulioni presso ISS) Progettazione e realizzazione nuovo fotopixel (chip retinico INI INFN in fonderia a luglio) Fattibilità computazionale della stima di distanze basata sullo sfocamento, per il "bastone esteso" (tesi di master ICTP Albert Licup) Primi esperimenti per mouse OCR e prime simulazioni di estrazione di bordi con sensore convenzionale (Torino) B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005 Attività prevista per il prolungamento 2005: Test psicofisici HAPTIC OCR Mouse con sensore CMOS ed estrazione dei bordi 'on mouse' Nuovo chip retinico (sj al test chip INI INFN, AER, layer neuronale di filtro spazio temporale) Input retina like per algoritmo "bastone esteso"? Anno finanziario C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In keuro Missioni interne 2,0 Missioni estere 9,0 6,0 Materiale di consumo Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenzione Materiale inventariabile 16,0 5,5 1,5 Costruzione apparati TOTALE 8,0 33,0 15,0 TOTALE 2,0 15,0 21,5 1,5 8,0 48,0 Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

13 Proposta di prolungamento Haptic Trasduzione tattile dinamica di stimoli visivi L esperimento (studio di fattibilità biennale) ha raggiunto buona parte dei suoi scopi, ma: sono stati necessari alcuni cambiamenti di rotta: Trasduttori METEC Ø dischi piezo Physik Instrumente Ø cristalli piezo MURATA Sensore ottico: necessaria ingegneria inversa su retina INI Ø nuovo progetto INI-INFN Ingresso di Torino: mouse con sensore CMOS ed estrazione dei bordi on mouse - OCR poca esperienza precedente, molta esperienza acquisita prolungamento necessario a completare lo studio di fattibilità Ø eventuale rilancio 2006 Risultati ottenuti finora: Progettazione e costruzione prototipo di mouse tattile Caratterizzazione retina INI (tesi M. Giulioni) Progettazione e realizzazione nuovo fotopixel (chip INI-INFN in fonderia a luglio) Acquisizione di nuove competenze VLSI (fotosensori, TANNER ) Fattibilità computazionale della stima di distanze basata sullo sfocamento, per il bastone esteso (tesi master ICTP Albert Licup) Primo mouse per OCR e prime simulazioni di estrazione di bordi con sensore convenzionale (Torino) Attività prevista per il prolungamento 2005: Test psicofisici (priorità) HAPTIC OCR Mouse con sensore CMOS ed estrazione dei bordi on mouse Nuovo chip retinico (sj test chip INI-INFN, AER, layer neuronale di filtro spazio-temporale) Input retina-like per algoritmo bastone esteso?

14 Haptic - OCR motivazione: sostituzione dei display Braille troppo ingombranti e costosi fruizione pubblicazioni non Braille idea: percezione tattile da esplorazione attiva di una stringa Braille Ø percezione equivalente dal movimento dei trasduttori solidali con il dito nella esplorazione attiva della stringa non-braille mediante HAPTIC-OCR l informazione parziale sui caratteri circostanti fornisce un contesto e aiuta una lettura fluida forse: usare le diverse distanze tra caratteri nella stessa riga o righe diverse per aiutare a seguire una riga L integrazione di HAPTIC-OCR e del dispositivo HAPTIC-MOUSE non Braille potrebbe permettere, a richiesta dell utente, la fruizione di documenti misti, con testo e schemi grafici, informazioni iconiche ecc.

15 Haptic mouse: retina vs sensore convenzionale dettaglio del layout della retina 18x24 rivelatore di bordi in movimento emulato in software on-mouse Il mouse è una matrice di 8x8 elementi mobili, pilotati dall output della retina In parallelo: mouse basato su sensore ottico CMOS (To) La retina è un rivelatore di bordi in movimento

16 Una retina per Haptic uscite proporzionali al contrasto temporale estrazione bordi Ampio range dinamico/scale di grigio AER Caratterizzazione sperimentale e simulazioni Difficoltà regolazione parametri Asimmetria canale on/off Instabilità: alcuni pixel sempre accesi Crosstalk tra piste digitali e analogiche Accoppiamenti spuri tra pixel Risposta a spot lampeggiante Nuovi chip INFN: Migliorata stabilità singolo pixel Ridotto crosstalk tra piste digitali e analogiche Uscite canali on-off sommate INI: Ridotto mismatch tra pixel Controlli separati canali on/off AER

17 bastone esteso : stima della distanza dallo sfocamento Defocused image g = f * h Blind Deconvolution Focus Measure Γ Deconvolved image f ^ ~ f Optimization Cost Function h defocus ^g(z) Focus Measure Γ Optimal distance estimate z* Output image ^g(z*) ~ g(z o ) Cost Function: C(z) = Γ{g(z o )} - Γ{g(z)} ^ 2 Optimization: z* = argmin C(z)

18 spese previste RM1-ISS: 4000 missioni estero (7 gg Zurigo + 5gg Roma da INI) 2000 missioni interno (10 gg a Torino) 4000 pcb + componenti meccanici e cristalli per due prototipi seconda versione mouse: test psicofisici, accordi con MURATA per cristalli custom (?), numero/separazione effettori ottimali per OCR RM missioni estero (5 gg Zurigo) 3000 sj per chip retinico 1000 consumo Torino: 1000 missioni estero 2000 missioni interno (3 viaggi da 2 gg a Roma) 2000 pcb + componenti meccanici e cristalli per un prototipo 3000 adattamento mouse ai sensori CMOS 1000 telecamera cmos

19 risorse umane RM1-ISS: Paolo Del Giudice (primo ric. ISS) 60% Maurizio Mattia (ric. ISS) 50% Vittorio Dante (CTER ISS) 50% Erminio Petetti (OPTER ISS) 80% Massimiliano Giulioni (ric. in attesa borsa) 40% RM2: Gaetano Salina (primo ric. INFN) 40% Davide Badoni (CTER INFN) 40% Torino: Eros Pasero (prof. ass. Politecnico di Torino) 30% Tassilo Meindl (assegnista di ricerca) 50% Marco Omede (tesista) 100% Roberto Marchese (tesista) 100% INI Giacomo Indiveri (+ Tobi Delbruck + Klaus Hepp)

20 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Del Giudice Paolo ANNI FINANZIARI 2005 Materiale Missioni Missioni di interne estere consumo PREVISIONE DI SPESA Piano finanziario globale di spesa Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenzione In KEuro Materiale Costruzione TOTALE inventariabile apparati Compet. 4,0 7,0 11,0 3,0 25,0 TOTALI 4,0 7,0 11,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3,0 25,0 Mod EC./EN. 6 (a cura del responsabile nazionale)

21 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE RM2 Resp. loc.: Gaetano Salina N 1 2 RICERCATORE Cognome e Nome Narici Livio Salina Gaetano Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. R.U I Ric 5 40 Numero totale dei Tecnologi SERVIZI TECNICI Denominazione mesi uomo Tecnologi Full Time Equivalent Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi Cognome e Nome Ruolo Art. 15 Collab. tecnica Assoc. tecnica 1 Badoni Davide CTer Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent 0.6 Annotazioni: % 0 0 % Osservazioni del direttore della struttura in merito alla disponibilità di personale e attrezzature Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

22 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE TO Resp. loc.: Eros Pasero N 1 2 RICERCATORE Cognome e Nome MONIACI Walter PASERO Eros Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. Dott P.A Numero totale dei Tecnologi SERVIZI TECNICI Denominazione mesi uomo Tecnologi Full Time Equivalent Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi Cognome e Nome Ruolo Art. 15 Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: Collab. tecnica Assoc. tecnica % 0 0 % 0 0 Osservazioni del direttore della struttura in merito alla disponibilità di personale e attrezzature Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

23 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE ISS Resp. loc.: Del Giudice Paolo N 1 2 RICERCATORE Cognome e Nome Del Giudice Paolo Mattia Maurizio Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. I Ric Ric Numero totale dei Tecnologi SERVIZI TECNICI Denominazione mesi uomo Tecnologi Full Time Equivalent Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi Cognome e Nome Ruolo Art Dante Vittorio 2 Petetti Erminio Numero totale dei Tecnici Collab. tecnica I.S.S. I.S.S. Assoc. tecnica % 0 0 % Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: 1)DEL GIUDICE Paolo e MATTIA Maurizio impegnati in attivita' di gruppoiv della Sezione di Roma Osservazioni del direttore della struttura in merito alla disponibilità di personale e attrezzature Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

24 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Del Giudice Paolo MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005 Data completamento 31 marzo 2005 Test psicofisici prototipo attuale Descrizione 30 giugno 2005 Realizzazione mouse con sensore CMOS ed estrazione dei bordi "on mouse" 31 settembre dicembre 2005 HAPTIC OCR definizione dei requisiti di ingegnerizzazione del mouse tattile (versione neuromorfa e CMOS) e del mouse ocr Mod EC./EN. 8 (a cura del responsabile nazionale)