AUTOMATICA, BIOINGEGNERIA E RICERCA OPERATIVA - ABRO. Automatic Control, Bioengineering and Operation Research

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1 AUTOMATICA, BIOINGEGNERIA E RICERCA OPERATIVA - ABRO Automatic Control, Bioengineering and Operation Research Dipartimento di Informatica e Sistemistica 'Antonio Ruberti' Presentazione del Dottorato settore - AUTOMATICA 40% - RICERCA OPERATIVA 40% ING-INF/06 - BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA 20% Tematiche e obiettivi del Dottorato tematiche Le tematiche caratteristiche dei tre curriculum, in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa, sono Modellistica e analisi dei sistemi complessi, metodologie per la simulazione e il controllo, automazione e robotica in contesti industriali e di servizio. Metodi di ottimizzazione continua a discreta, identificazione di modelli, stima e analisi di dati in processi continui e discreti, deterministici e stocastici. Metodi avanzati di modellistica, identificazione/stima e trattamento dei dati nei sistemi biomedici, Validazione di modelli, metodi e tecniche di bio-statistica. obiettivi obiettivi (EN) curricula Applicazioni nello studio, la progettazione e il controllo dei sistemi complessi nei diversi settori applicativi: dall'aeronautica e robotica umanoide e spaziale, alla bioingegneria, in ambito clinico e non, alle reti di telecomunicazione, alla gestione dei servizi. L'obiettivo formativo del dottorato è preparare giovani studiosi a gestire realtà complesse attraverso l'adozione di strumenti modellistici, il corretto impiego di metodi di analisi di modelli e processi nonché lo sviluppo di tecniche di progetto e implementazione su sistemi reali nei diversi ambiti applicativi. Tali studiosi potranno trovare impiego in ambito accademico, in enti di ricerca, nel settore economico e industriale sia pubblico che privato. Per quanto riguarda questi ultimi settori, l impostazione analitica e modellistica del processo di gestione e decisione e le competenze acquisite concorrono a definire figure professionali innovative in grado di svolgere un ruolo strategico nell ambito di imprese e realtà che operano su scala nazionale e multinazionale in differenti settori della produzione di beni e servizi, quali ad esempio: meccanica, informatica, robotica, telecomunicazioni, energia, trasporti, sanità e industria farmaceutica, ambiente, distribuzione commerciale, società di consulenza finanziaria, società di progettazione. Automatic Control, Bioengineering and Operation Research are characterized by the study, the development and the use of mathematical models and tools to solve difficult decision problems related to the analysis, design, planning, and management of complex systems. These disciplines are currently used in many different applications including: production, management, transportation optimization, project of communication networks, energy production and dispatching. Automatica, Bioengeneering and Operation Research are based on a consolidated and well known set of mathematical methodologies including: dynamical systems, discrete and continuous optimization, combinatorial methods, mathematical control, statistical and probabilistic methods. The main education goal of the PhD program is to prepare young researches to manage more and more complex decision problems through the formulation of models, the use of quantitative analysis and design methods, the development of computational tools. La formazione Dottorale si articola in tre Curricula che si riferiscono a tre settori Scientifico Disciplinari specifici e da essi prendono il nome: il settore Automatica, ING-INF/06 Bioingegneria Elettronica e Informatica e Ricerca Operativa I temi caratterizzanti il curriculum Automatica sono, più in dettaglio: Teoria dei sistemi lineari, non lineari, distribuiti, stocastici Controllo lineare, non lineare, adattativo, robusto, ottimo, stocastico Metodologie di modellistica, identificazione e stima Controllo e automazione dei processi industriali Robotica industriale e di servizio Modellistica, gestione e controllo nei diversi settori applicativi (aerospaziale, biomedico, energia, dell'elettronica, delle telecomunicazioni, e dei servizi,..) Curriculum in Bioingegneria Metodologie di modellistica: Modelli funzionali (MVAR) e applicazioni della teoria dei grafi per lo studio della connettività cerebrale, Modelli compartimentali per lo studio di problemi di cinetica e metabolismo di sostanze. Metodi di identificazione e stima con particolare riguardo a problemi di stima di popolazione Metodi e tecniche di acquisizione, elaborazione di segnali ed immagini biomediche Validazione dei modelli e Biostatistica

2 (Il sistema sanitario e il sistema ospedale) Curriculum in Ricerca operativa: note Ottimizzazione discreta e continua Sistemi di simulazione Metodologie di programmazione matematica e tecniche di ottimizzazione Metodi combinatori, statistici e probabilistici Sistemi ad apprendimento. I candidati saranno valutati per l'ammissione ed ammessi ad uno specifico curriculum. La scelta del curriculum dovrà essere fatta dal candidato al momento dell'esame di ammissione. Organi collegiali Coordinatore MONACO SALVATORE (COORDINATORE) - ordinario Sapienza Università di Roma Collegio ASTOLFI LAURA - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma CINCOTTI FEBO - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma DE LUCA ALESSANDRO - ordinario Sapienza Università di Roma DELLA CROCE UGO - ordinario Università di Sassari - - DELL'OLMO PAOLO - ordinario Sapienza Università di Roma DI PILLO GIANNI - ordinario Sapienza Università di Roma FACCHINEI FRANCISCO - ordinario Sapienza Università di Roma ISIDORI ALBERTO - ordinario Sapienza Università di Roma LUCIDI STEFANO - ordinario Sapienza Università di Roma MANNINO CARLO - associato Sapienza Università di Roma NORMAND-CYROT MARIE DOROTHÉEE - ordinario Laboratoire des Signaux et Systemes ORIOLO GIUSEPPE - associato Sapienza Università di Roma PALAGI LAURA - associato Sapienza Università di Roma SASSANO ANTONIO - ordinario Sapienza Università di Roma VENDITTELLI MARILENA - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma BATTILOTTI STEFANO - ordinario Sapienza Università di Roma BRUNI CARLO - ordinario Sapienza Università di Roma - - BRUNI RENATO - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma CALIFANO CLAUDIA - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma DELLI PRISCOLI FRANCESCO - ordinario Sapienza Università di Roma DETTI PAOLO - ricercatore universitario Università di Siena DI GIAMBERARDINO PAOLO - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma FASANO GIOVANNI - associato Università Ca' Foscari di Venezia - - GRIPPO LUIGI - ordinario Sapienza Università di Roma ING-INF/06 ING-INF/06 ING-INF/06 IACOVIELLO DANIELA - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma LARI ISABELLA - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma

3 PIETRABISSA ANTONIO - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma RICCA FEDERICA - ricercatore universitario Sapienza Università di Roma RICCIARDI NICOLETTA - associato Sapienza Università di Roma ROMA MASSIMO - associato Sapienza Università di Roma ROSSI FABRIZIO - associato Università degli studi dell'aquila SMRIGLIO STEFANO - associato Università degli studi dell'aquila Valutatori esterni: FELICI Giovanni - cultore della materia Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto Analisi dei sistemi ed Informatica A.Ruberti - IASI LIUZZI Giampaolo - cultore della materia CNR - Istituto Analisi dei Sistemi ed Informatica "A.Ruberti" MATTIA Sara - cultore della materia CNR - Istituto Analisi dei Sistemi ed Informatica "A.Ruberti" - - RINALDI Giovanni - cultore della materia CNR - Istituto Analisi dei Sistemi ed Informatica "A.Ruberti" SGALAMBRO Antonino - cultore della materia CNR -IAC Responsabili amministrativi: Valentini Tiziana - personale amministrativo Sapienza Università di Roma note relative al collegio: Cotutela tesi partner tipologia tipo stato Università di Nizza cotutela tesi dottorando esterno accordo in essere Univrsità di Paris XI Orsay cotutela tesi dottorando interno accordo in essere Università di Nantes - Ecole Centrale di Nantes cotutela tesi dottorando esterno accordo in essere Univerité Paul Sabatier di Tolosa cotutela tesi dottorando interno accordo in essere Université Josef Fourer cotutela tesi dottorando interno accordo in essere note relative alla cotutela del titolo: note relative alla cotutela del titolo: Il Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa partecipa a una rete bi-nazionale Italo- Francese per l'acquisizione del Doppio Titolo di Dottorato. L'accordo prevede la Co-tutela della tesi di dottorato. La procedura di definizione della co-tutela si riduce ad un accordo tra i dottorati. partner tipologia tipo stato l Université Libre de Bruxelles cotutela tesi dottorando esterno in itinere note relative alla cotutela del titolo: note relative alla cotutela del titolo: Il Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa partecipa ha in fase di definizione un accorso di co-tutela di tesi per l'acquisizione del doppio titolo di Dottore con il PhD in Sciences della Université libre de Bruxelles - Belgio note relative alla cotutela del titolo: Accordi partner tipologia Università di Paris XI Université de Nice - Sophia Anptipolis Université Paul Sabatier di Tolosa Université de Nantes partner tipologia accordo accordo accordo accordo

4 Université Josefph Fourier di Grenoble Accordo unico sottoscritto da tutti i partner - copia conforme all'originale - accordo accordo note relative agli accordi: Si tratta di un accordo con testo unico sottoscritto da tutti i partecipanti alla Rete Bi-nazionale. Testo dell'accordo in copia conforme all'originale è in allegato. Université Libre de Bruxelles partner convenzione tipologia note relative agli accordi: note relative agli accordi: Piano formativo primo anno AUTOMATICA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 15 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 5 Attività connesse con la ricerca 30 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 10 Elenco dei corsi titolo Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici 6 Metodi avanzati della ricerca operativa 6 Metodi avanzati per la bioingegneria 6 0 crediti Elenco dei seminari La formazione in ciascuno dei curricula si realizza con l'acquisizione di 60 ECTS sui 180 complessivi. La formazione si completa con il secondo anno. 18 dei 50 crediti tra quelli previsti su insegnamenti di carattere istituzionale e in attività formative autonomamente scelte possono essere provenire da un paniere di corsi metodologici fondamentali; il paniere è diverso per i tre curricula e può essere modificato in funzione dei corsi disponibili. Per il curriculum in AUTOMATICA tali insegnamenti sono: - Identificazione dei Sistemi dinamici 9 ECTS - Sistemi di controllo nonlineari 9 ECTS - Robotica II 6 ECTS - Automazione 6 ECTS piano form. 1 a Nel quadro delle attività di formazione vengono erogati dal Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa a beneficio degli studenti iscritti ai tre curriculum, ad anni alterni tre insegnamenti: Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici, e Metodi avanzati della ricerca operativa e Metodi avanzati per la bioingegneria. Ciascuno dei predetti insegnamenti, a struttura modulare in pacchetti da un credito, consente l'acquisizione di 6 ECTS. Gli studenti dei primi due anni seguono le lezioni tenute da docenti del collegio e/o da ricercatori di chiara fama sugli aggiornamenti metodologici in ciascuno dei settori caratterizzanti il Dottorato. Per ciascun modulo superano prove di verifica puntuale o elaborando tesine di approfondimento. Ulteriori crediti (fino ad un totale di 30 nei primi due anni) potranno essere acquisiti: - in corsi di carattere istituzionale avanzato Great Ideas in Information Technologies (fino ad un massimo di 9 ECTS). Si tratta di un corso erogato in sinergia con i Dottorati in Ingegneria Informatica, Informatica e Tecnologie dell'informazione e della comunicazione. La scelta di un pacchetto di seminari tra una rosa di proposte predisposta dai Collegi dei Dottorati afferenti, consente di acquisite da un minimo di 3 ad un massimo di 9 ECTS; - in corsi erogati in seno a programmi di Laurea Magistrale su temi di interesse per il contesto applicativo connesso al lavoro di tesi. Altri 5 crediti, ogni anno, vengono acquisiti dallo studente partecipando ai seminari istituzionali del dipartimento. Le attività di formazione e approfondimento citate potranno essere in parte sostituite e/o integrate con attività di formazione presso altri Dipartimenti e/o corsi di studio seguendo corsi e superando esami, nonché partecipando a scuole di dottorato nazionali o estere per ulteriori 10 crediti ogni anno. sogg. La scelta della tesi è lasciata allo studente sulla base di proposte elaborate dal Collegio Docenti. tesi Al termine di ogni anno è prevista una presentazione delle attività e dei risultati ottenuti. L'ammissione all'anno successivo viene approvata, come da regolamento, dal Collegio Docenti che verifica i risultati ottenuti nel corso del 1 anno di formazione verifiche principalmente sulla base dell'impegno dimostrato dal dottorando, dalla sua partecipazione alla formazione e all'attività seminabile e

5 note dai risultati ottenuti nelle prove di verifica. Il piano di formazione del primo anno viene definito dallo studente in sintonia con il tutor e approvato dal Collegio Docenti. RICERCA OPERATIVA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 15 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 5 Attività connesse con la ricerca 30 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 10 Elenco dei corsi titolo Metodi avanzati della ricerca operativa 6 Metodi avanzati per la bioingegneria 6 Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici 6 0 crediti Elenco dei seminari La formazione in ciascuno dei curricula si realizza con l'acquisizione di 60 ECTS sui 180 complessivi. La formazione si completa con il secondo anno. 18 dei 50 crediti tra quelli previsti su insegnamenti di carattere istituzionale e in attività formative autonomamente scelte possono essere provenire da un paniere di corsi metodologici fondamentali; il paniere è diverso per i tre curricula e può essere modificato in funzione dei corsi disponibili. Per il curriculum in RICERCA OPERATIVA tali corsi sono: - Metodi e modelli di ottimizzazione 9 ECTS - Decisioni multicriterio 6 ECTS - Ottimizzazione stocastica 6 ECTS - Metodi e modelli per la logistica 6 ECTS piano form. 1 a - Ottimizzazione combinatoria II 12 ECTS - Algoritmi di ottimizzazione 6 ECTS - Ottimizzazione dei sistemi complessi 6 ECTS - Giochi e equilibri 6 ECTS - Ottimizzazione globale 6 ECTS - Sistemi di servizio e simulazione 6 ECTS - Algoritmi di classificazione e reti neurali 6 ECTS Nel quadro delle attività di formazione vengono erogati dal Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa a beneficio degli studenti iscritti ai tre curriculum, ad anni alterni tre insegnamenti: Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici, e Metodi avanzati della ricerca operativa e Metodi avanzati per la bioingegneria. Ciascuno dei predetti insegnamenti, a struttura modulare in pacchetti da un credito, consente l'acquisizione di 6 ECTS. Gli studenti dei primi due anni seguono le lezioni tenute da docenti del collegio e/o da ricercatori di chiara fama sugli aggiornamenti metodologici in ciascuno dei settori caratterizzanti il Dottorato. Per ciascun modulo superano prove di verifica puntuale o elaborando tesine di approfondimento. Ulteriori crediti (fino ad un totale di 30 nei primi due anni) potranno essere acquisiti: - in corsi di carattere istituzionale avanzato Great Ideas in Information Technologies (fino ad un massimo di 9 ECTS). Si tratta di un corso erogato in sinergia con i Dottorati in Ingegneria Informatica, Informatica e Tecnologie dell'informazione e della comunicazione. La scelta di un pacchetto di seminari tra una rosa di proposte predisposta dai Collegi dei Dottorati afferenti, consente di acquisite da un minimo di 3 ad un massimo di 9 ECTS; - in corsi erogati in seno a programmi di Laurea Magistrale su temi di interesse per il contesto applicativo connesso al lavoro di tesi. Altri 5 crediti, ogni anno, vengono acquisiti dallo studente partecipando ai seminari istituzionali del dipartimento. Le attività di formazione e approfondimento citate potranno essere in parte sostituite e/o integrate con attività di formazione presso altri corsi di studio seguendo le lezioni e superando gli esami, nonché partecipando a scuole di dottorato nazionali o estere per ulteriori 10 crediti ogni anno. sogg. La scelta della tesi è lasciata allo studente sulla base di proposte elaborate dal collegio dei docenti. tesi Al termine di ogni anno è previsto una presentazione delle attività e dei risultati ottenuti. L'ammissione all'anno successivo viene approvata dal Collegio dei docenti che verifica i risultati ottenuti verifiche nel corso del primo anno di formazione principalmente sulla base dell'impegno dimostrato dal dottorando, dalla sua partecipazione alla formazione e all'attività seminariale e dai risultati ottenuti nelle prove di verifica. note Il piano di formazione del primo anno viene definito dallo studente in sintonia con il tutor e approvato dal Collegio dei docenti. BIOINGEGNERIA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 15 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 3 Attività connesse con la ricerca 30 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 10 Elenco dei corsi titolo Metodi avanzati di bioingegneria 6 crediti

6 Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici 6 Metodi avanzati della ricerca operativa 6 0 Elenco dei seminari La formazione in ciascuno dei curricula si realizza con l'acquisizione di 60 ECTS sui 180 complessivi. La formazione si completa con il secondo anno. 18 dei 50 crediti tra quelli previsti su insegnamenti di carattere istituzionale e in attività formative autonomamente scelte possono essere provenire da un paniere di corsi metodologici fondamentali; il paniere è diverso per i tre curricula e può essere modificato in funzione dei corsi disponibili. Per il curriculum in BIOINGEGNERIA tali insegnamenti sono: - Identificazione dei Sistemi dinamici 9 ECTS - Modelli di sistemi biologici 9 ECTS - Metodi avanzati per l'analisi dei dati biomedici 12 ECTS - Interazione bio-elettro-magnetica 6 ECTS - Elaborazione dati e segnali biomedici 6 ECTS piano form. 1 a Nel quadro delle attività di formazione vengono erogati dal Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa a beneficio degli studenti iscritti ai tre curriculum, ad anni alterni tre insegnamenti: Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici, e Metodi avanzati della ricerca operativa e Metodi avanzati per la bioingegneria. Ciascuno dei predetti insegnamenti, a struttura modulare in pacchetti da un credito, consente l'acquisizione di 6 ECTS. Gli studenti dei primi due anni seguono le lezioni tenute da docenti del collegio e/o da ricercatori di chiara fama sugli aggiornamenti metodologici in ciascuno dei settori caratterizzanti il Dottorato. Per ciascun modulo superano prove di verifica puntuale o elaborando tesine di approfondimento. Ulteriori crediti (fino ad un totale di 30 nei primi due anni) potranno essere acquisiti: - in corsi di carattere istituzionale avanzato Great Ideas in Information Technologies (fino ad un massimo di 9 ECTS). Si tratta di un corso erogato in sinergia con i Dottorati in Ingegneria Informatica, Informatica e Tecnologie dell'informazione e della comunicazione. La scelta di un pacchetto di seminari tra una rosa di proposte predisposta dai Collegi dei Dottorati afferenti, consente di acquisite da un minimo di 3 ad un massimo di 9 ECTS; - in corsi erogati in seno a programmi di Laurea Magistrale su temi di interesse per il contesto applicativo connesso al lavoro di tesi. Altri 5 crediti, ogni anno, vengono acquisiti dallo studente partecipando ai seminari istituzionali del dipartimento. Le attività di formazione e approfondimento citate potranno essere in parte sostituite e/o integrate con attività di formazione presso altri corsi di studio seguendo le lezioni e superando gli esami, nonché partecipando a scuole di dottorato nazionali o estere per ulteriori 10 crediti ogni anno. sogg. La scelta della tesi è lasciata allo studente sulla base di proposte elaborate dal collegio dei docenti. tesi Al termine di ogni anno è previsto una presentazione delle attività e dei risultati ottenuti. L'ammissione all'anno successivo viene approvata dal Collegio dei docenti che verifica i risultati ottenuti nel corso del primo anno di verifiche formazione principalmente sulla base dell'impegno dimostrato dal dottorando, dalla sua partecipazione alla formazione e all'attività seminariale e dai risultati ottenuti nelle prove di verifica. note Il piano di formazione del primo anno viene definito dallo studente in sintonia con il tutor e approvato dal Collegio dei docenti. Piano formativo secondo anno AUTOMATICA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 15 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 5 Attività connesse con la ricerca 30 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 10 Elenco dei corsi titolo Metodi avanzati di analisi dei sistemi dinamici 6 Metodi avanzati per la ricerca operativa 6 Metodi avanzati nella bioingegneria 6 Great Ideas in ICT 4 crediti Elenco dei seminari La formazione in ciascuno dei curricula si realizza con l'acquisizione di 60 ECTS sui 180 complessivi. La formazione si completa con il secondo anno. 18 dei 50 crediti tra quelli previsti su insegnamenti di carattere istituzionale e in attività formative autonomamente scelte possono essere provenire da un paniere di corsi metodologici fondamentali; il paniere è diverso per i tre curricula e può essere modificato in funzione dei corsi disponibili. Per il curriculum in AUTOMATICA tali insegnamenti sono: Identificazione dei Sistemi dinamici 9 ECTS Sistemi di controllo nonlineari 9 ECTS Robotica II 6 ECTS Automazione 6 ECTS Nel quadro delle attività di formazione vengono erogati dal Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa a beneficio degli studenti iscritti ai tre curriculum, ad anni alterni tre insegnamenti: Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi dinamici, e Metodi avanzati della ricerca operativa e Metodi avanzati per la bioingegneria. Ciascuno dei predetti insegnamenti, a

7 piano struttura modulare in pacchetti da un credito, consente l'acquisizione di 6 ECTS. Gli studenti dei primi due anni seguono le lezioni form. 2 tenute da docenti del collegio e/o da ricercatori di chiara fama sugli aggiornamenti metodologici in ciascuno dei settori caratterizzanti il Dottorato. Per ciascun modulo superano prove di verifica puntuale o elaborando tesine di approfondimento. Ulteriori crediti (fino ad un totale di 30 nei primi due anni) potranno essere acquisiti: - in corsi di carattere istituzionale avanzato Great Ideas in Information Technologies (fino ad un massimo di 9 ECTS). Si tratta di un corso erogato in sinergia con i Dottorati in Ingegneria Informatica, Informatica e Tecnologie dell'informazione e della comunicazione. La scelta di un pacchetto di seminari tra una rosa di proposte predisposta dai Collegi dei Dottorati afferenti, consente di acquisite da un minimo di 3 ad un massimo di 9 ECTS; - in corsi erogati in seno a programmi di Laurea Magistrale su temi di interesse per il contesto applicativo connesso al lavoro di tesi. Altri 5 crediti, ogni anno, vengono acquisiti dallo studente partecipando ai seminari istituzionali del dipartimento. Le attività di formazione e approfondimento citate potranno essere in parte sostituite e/o integrate con attività di formazione presso altri Dipartimenti e/o corsi di studio seguendo corsi e superando esami, nonché partecipando a scuole di dottorato nazionali o estere per ulteriori 10 crediti ogni anno. prep. All'inizio del secondo anno viene definito l'argomento della tesi di dottorato. tesi Al termine di ogni anno è previsto una presentazione delle attività e dei risultati ottenuti. Segue la valutazione del collegio, sulla verifiche base di un programma approvato all'inizio dell' AA. note l piano di formazione del secondo anno viene definito dallo studente in sintonia con il tutor e approvato dal Collegio dei docenti. RICERCA OPERATIVA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 15 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 5 Attività connesse con la ricerca 30 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 10 Elenco dei corsi Elenco dei seminari La formazione in ciascuno dei curricula si realizza con l'acquisizione di 60 ECTS sui 180 complessivi. La formazione si completa con il secondo anno. 18 dei 50 crediti tra quelli previsti su insegnamenti di carattere istituzionale e in attività formative autonomamente scelte possono essere provenire da un paniere di corsi metodologici fondamentali; il paniere è diverso per i tre curricula e può essere modificato in funzione dei corsi disponibili. Per il curriculum in RICERCA OPERATIVA tali insegnamenti sono: Metodi e modelli di ottimizzazione 9 ECTS Decisioni multicriterio 6 ECTS Ottimizzazione stocastica 6 ECTS Metodi e modelli per la logistica 6 ECTS Ottimizzazione combinatoria II 12 ECTS Algoritmi di ottimizzazione 6 ECTS Ottimizzazione dei sistemi complessi 6 ECTS Giochi e equilibri 6 ECTS Ottimizzazione globale 6 ECTS Sistemi di servizio e simulazione 6 ECTS Algoritmi di classificazione e reti neurali 6 ECTS Nel quadro delle attività di formazione vengono erogati dal Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa a beneficio piano degli studenti iscritti ai tre curriculum, ad anni alterni tre insegnamenti: Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi form. 2 dinamici, e Metodi avanzati della ricerca operativa e Metodi avanzati per la bioingegneria. Ciascuno dei predetti insegnamenti, a struttura modulare in pacchetti da un credito, consente l'acquisizione di 6 ECTS. Gli studenti dei primi due anni seguono le lezioni tenute da docenti del collegio e/o da ricercatori di chiara fama sugli aggiornamenti metodologici in ciascuno dei settori caratterizzanti il Dottorato. Per ciascun modulo superano prove di verifica puntuale o elaborando tesine di approfondimento. Ulteriori crediti (fino ad un totale di 30 nei primi due anni) potranno essere acquisiti: - in corsi di carattere istituzionale avanzato Great Ideas in Information Technologies (fino ad un massimo di 9 ECTS). Si tratta di un corso erogato in sinergia con i Dottorati in Ingegneria Informatica, Informatica e Tecnologie dell'informazione e della comunicazione. La scelta di un pacchetto di seminari tra una rosa di proposte predisposta dai Collegi dei Dottorati afferenti, consente di acquisite da un minimo di 3 ad un massimo di 9 ECTS; - in corsi erogati in seno a programmi di Laurea Magistrale su temi di interesse per il contesto applicativo connesso al lavoro di tesi. Altri 5 crediti, ogni anno, vengono acquisiti dallo studente partecipando ai seminari istituzionali del dipartimento. Le attività di formazione e approfondimento citate potranno essere in parte sostituite e/o integrate con attività di formazione presso corsi di studio seguendo le lezioni e superando gli esami, nonché partecipando a scuole di dottorato nazionali o estere per ulteriori 10 crediti ogni anno. prep. All'inizio del secondo anno viene definito l'argomento della tesi di dottorato. tesi Al termine di ogni anno è previsto una presentazione delle attività e dei risultati ottenuti. Segue la valutazione del collegio, sulla verifiche base di un programma approvato all'inizio dell' AA. note l piano di formazione del secondo anno viene definito dallo studente in sintonia con il tutor e approvato dal Collegio dei docenti. BIOINGEGNERIA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 15 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 5 Attività connesse con la ricerca 30 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 10 Elenco dei corsi Elenco dei seminari La formazione in ciascuno dei curricula si realizza con l'acquisizione di 60 ECTS sui 180 complessivi. La formazione si completa con il secondo anno. 18 dei 50 crediti tra quelli previsti su insegnamenti di carattere istituzionale e in attività formative autonomamente scelte possono essere

8 provenire da un paniere di corsi metodologici fondamentali; il paniere è diverso per i tre curricula e può essere modificato in funzione dei corsi disponibili. Per il curriculum in BIOINGEGNERIA tali insegnamenti sono: Modelli per la bioingegneria 9 ECTS Identificazione dei Sistemi dinamici 9 ECTS Metodi avanzati per l'analisi dei dati biomedici 12 ECTS Interazione bio-elettro-magnetica 6 ECTS Elaborazione dati e segnali biomedici 6 ECTS Nel quadro delle attività di formazione vengono erogati dal Dottorato in Automatica, Bioingegneria e Ricerca Operativa a beneficio degli studenti iscritti ai tre curriculum, ad anni alterni tre insegnamenti: Metodi avanzati per l'analisi e il controllo dei sistemi piano dinamici, e Metodi avanzati della ricerca operativa e Metodi avanzati per la bioingegneria. Ciascuno dei predetti insegnamenti, a form. 2 struttura modulare in pacchetti da un credito, consente l'acquisizione di 6 ECTS. Gli studenti dei primi due anni seguono le lezioni tenute da docenti del collegio e/o da ricercatori di chiara fama sugli aggiornamenti metodologici in ciascuno dei settori caratterizzanti il Dottorato. Per ciascun modulo superano prove di verifica puntuale o elaborando tesine di approfondimento. Ulteriori crediti (fino ad un totale di 30 nei primi due anni) potranno essere acquisiti: - in corsi di carattere istituzionale avanzato Great Ideas in Information Technologies (fino ad un massimo di 9 ECTS). Si tratta di un corso erogato in sinergia con i Dottorati in Ingegneria Informatica, Informatica e Tecnologie dell'informazione e della comunicazione. La scelta di un pacchetto di seminari tra una rosa di proposte predisposta dai Collegi dei Dottorati afferenti, consente di acquisite da un minimo di 3 ad un massimo di 9 ECTS; - in corsi erogati in seno a programmi di Laurea Magistrale su temi di interesse per il contesto applicativo connesso al lavoro di tesi. Altri 5 crediti, ogni anno, vengono acquisiti dallo studente partecipando ai seminari istituzionali del dipartimento. Le attività di formazione e approfondimento citate potranno essere in parte sostituite e/o integrate con attività di formazione presso altri corsi di studio seguendo le lezioni e superando gli esami, nonché partecipando a scuole di dottorato nazionali o estere per ulteriori 10 crediti ogni anno. prep. All'inizio del secondo anno viene definito l'argomento della tesi di dottorato. tesi Al termine di ogni anno è previsto una presentazione delle attività e dei risultati ottenuti. Segue la valutazione del collegio, sulla verifiche base di un programma approvato all'inizio dell' AA. note piano di formazione del secondo anno viene definito dallo studente in sintonia con il tutor e approvato dal Collegio dei docenti. Piano formativo terzo anno AUTOMATICA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 0 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 0 Attività connesse con la ricerca 60 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 0 Elenco dei corsi Elenco dei seminari piano form. Valutazione dell'attività di ricerca svolta nel corso del terzo anno e dei risultati ottenuti. 3 L'esame finale per l'acquisizione del titolo segue le regole in vigore presso l'ateneo. Gli studenti che partecipano al programma ammissione ELISA, per l'acquisizione del Doppi titolo ammissione seguono una procedura che caso per caso è definita nella Convenzione di Cotutela (atto specifico annesso all' Accordo in vigore). Esame secondo le modalità previste dal Regolamento d'ateneo o dalla Convenzione di Co-tutela per le tesi nel quadro del Doppio esame Titolo. note Il terzo anno non prevede attività di formazione specifica. RICERCA OPERATIVA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 0 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 0 Attività connesse con la ricerca 60 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 0 Elenco dei corsi Elenco dei seminari piano form. Valutazione dell'attività di ricerca svolta nel corso del terzo anno e dei risultati ottenuti 3 ammissione Valutazione dell'attività di ricerca svolta nel corso del terzo anno e dei risultati ottenuti. L'esame finale per l'acquisizione del titolo segue le regole in vigore presso l'ateneo. Gli studenti che partecipano ad accordi di cotutela per l'acquisizione del Doppi titolo seguono una procedura che caso per caso è definita nella Convenzione di Cotutela (atto esame specifico annesso all' Accordo in vigore). note Non è prevista attività formativa specifica. BIOINGEGNERIA Attività Corsi di carattere istituzionale avanzato 0 Attività di tipo seminariale o di laboratorio 0 Attività connesse con la ricerca 60

9 Attività formative e di ricerca autonomamente scelte dal dottorando e approvate dal Collegio dei Docenti 0 Elenco dei corsi Elenco dei seminari piano form. Valutazione dell'attività di ricerca svolta nel corso del terzo anno e dei risultati ottenuti. 3 ammissione Valutazione dell'attività di ricerca svolta nel corso del terzo anno e dei risultati ottenuti. L'esame finale per l'acquisizione del titolo segue le regole in vigore presso l'ateneo. Gli studenti che partecipano al programma esame ELISA, per l'acquisizione del Doppi titolo seguono una procedura che caso per caso è definita nella Convenzione di Cotutela (atto specifico annesso all' Accordo in vigore). note Non è prevista attività formativa specifica. Mobilità Tutti i centri nazionali e internazionali in cui lavorino esperti di alto profilo nel campo di interesse oggetto della tesi. centri La mobilità è obbligatoria per gli studenti che partecipano al programma ELISA per l'acquisizione del doppio titolo. Viene favorita la mobilità verso centri con i quali vi sono attività di collaborazione sui temi di ricerca di interesse del dottorando. Gli studenti potranno essere autorizzati a svolgere periodi di studio in enti di ricerca italiani o stranieri per un periodo non superiore a quanto previsto dal regolamento condizioni vigente. Le condizioni per la mobilità specifica nel quadro del doppio titolo sono definite nella Convenzione di Co-tutela. Gli studenti saranno incentivati a svolgere attività di ricerca all'estero. In particolare, nei limiti di disponibilità dei fondi del Dottorato, gli studenti saranno autorizzati dal Collegio dei Docenti al rimborso delle spese di viaggio presso il laboratorio scelto. I dottorandi potranno inoltre beneficiare dei fondi relativi alla mobilità del dottorato per il valutazione rimborso delle spese relative alla partecipazione a congressi nazionali e internazionali in cui presenteranno i propri lavori o per missioni svolte nell'ambito di collaborazioni di ricerca. A sostegno della mobilità vengono utilizzati i finanziamenti per la ricerca e vengono richiesti finanziamenti ad hoc. Tutti i centri nazionali e internazionali in cui lavorino esperti di alto profilo nel campo di interesse oggetto della tesi. centri La mobilità è obbligatoria per gli studenti che partecipano al programma per l'acquisizione del doppio titolo. Viene favorita la mobilità verso centri con i quali vi sono attività di collaborazione sui temi di ricerca di interesse del dottorando. Gli studenti potranno essere autorizzati a svolgere periodi di studio in enti di ricerca italiani o stranieri per un periodo non condizioni superiore a quanto previsto dal regolamento vigente. Le condizioni per la mobilità specifica nel quadro del doppio titolo sono definite nella Convenzione di Co-tutela. Gli studenti saranno incentivati a svolgere attività di ricerca all'estero. In particolare, nei limiti di disponibilità dei fondi del Dottorato, gli studenti saranno autorizzati dal Collegio dei Docenti al rimborso delle spese di viaggio presso il laboratorio scelto. I dottorandi potranno inoltre beneficiare dei fondi relativi alla mobilità del dottorato per il valutazione rimborso delle spese relative alla partecipazione a congressi nazionali e internazionali in cui presenteranno i propri lavori o per missioni svolte nell'ambito di collaborazioni di ricerca. A sostegno della mobilità vengono utilizzati i finanziamenti per la ricerca e vengono richiesti finanziamenti ad hoc. Tutti i centri nazionali e internazionali in cui lavorino esperti di alto profilo nel campo di interesse oggetto della tesi. centri La mobilità è obbligatoria per gli studenti che partecipano al programma per l'acquisizione del doppio titolo. Viene favorita la mobilità verso centri con i quali vi sono attività di collaborazione sui temi di ricerca di interesse del dottorando. Gli studenti potranno essere autorizzati a svolgere periodi di studio in enti di ricerca italiani o stranieri per un periodo non condizioni superiore a quanto previsto dal regolamento vigente. Le condizioni per la mobilità specifica nel quadro del doppio titolo sono definite nella Convenzione di Co-tutela. Gli studenti saranno incentivati a svolgere attività di ricerca all'estero. In particolare, nei limiti di disponibilità dei fondi del Dottorato, gli studenti saranno autorizzati dal Collegio dei Docenti al rimborso delle spese di viaggio presso il laboratorio scelto. I dottorandi potranno inoltre beneficiare dei fondi relativi alla mobilità del dottorato per il valutazione rimborso delle spese relative alla partecipazione a congressi nazionali e internazionali in cui presenteranno i propri lavori o per missioni svolte nell'ambito di collaborazioni di ricerca. A sostegno della mobilità vengono utilizzati i finanziamenti per la ricerca e vengono richiesti finanziamenti ad hoc. Richiesta posti e borse Finanziamento borse esterne Specifiche economiche complessive Numero di borse esterne 0 Numero di borse richieste all'ateneo 10 Numero dei posti senza borsa 4 Numero posti totali richiesti per il Dottorato 14

10 Relazione attività di ricerca anno precedente AUTOMATICA Relazione Durante l'a.a l'attività svolta dagli studenti iscritti al 1 anno di corso del Curriculum di Automatica si è svolta attività di regolarmente sia per quanto concerne l'attività di studio e di formazione sia per quanto riguarda l'attività di ricerca sviluppata da ricerca ciascuno dei dottorandi. anno precedente Nella presente relazione verranno in primo luogo elencati di dottorandi iscritti nell a.a , in secondo luogo verranno date informazioni relativamente alla loro attività di studio e di formazione, infine verrà brevemente presentata la loro attività di ricerca. Dottorandi iscritti al 1 anno di Corso - Curriculum di AUTOMATIVA 29 ciclo - D ORSI Laura (borsa MiUR) tutore: Prof.ssa D. Iacoviello; - FERRIERO Dario Giuseppe (senza borsa di studio) tutore: Prof. A. Pietrabissa; - GAMBUTI Raffaele (borsa MiUR) - tutore: Prof. F: Delli Priscoli - MODUGNO Valerio (borsa MiUR) tutore: Prof. G. Oriolo D ORSI Laura. L attività di studio svolta nel primo anno dalla dottoranda ha riguardato l approfondimento di argomenti di interesse per le attività di ricerca in programma. In particolare sono stati approfonditi i seguenti argomenti: - metodologie di approfondimento supervisionato: utilizzo di Support Vector Machines (SVM) nell ambito della pattern recognition; - Principal Component Analysis, tecnica di analisi e semplificazione dei dati nell ambito della statistica multivariata; - Tecniche di elaborazione dei segnali: trasformata Wavelet per l analisi di segnali non stazionari. Ha seguito con attenzione l attività formativa prevista, partecipando a corsi e seminari e ove richiesto, ha svolto le seguenti tesine: - ehealth Service Support in Future IPv6 Vehicular Networks; - Nonlinear Stochastic Optimization by Monte-Carlo Method. FERRIERO Dario Giuseppe. In questo primo anno ha svolto una ragguardevole attività di formazione, anche se, per esigenze lavorative, differente rispetto ai colleghi dottorandi con borsa di studio. Le attività svolte sono state identificate in gran parte per iniziativa personale, e sono costituite per lo più dalla fruizione di numerosi corsi on-line internazionali di riconosciuta validità. Inoltre, come attività di formazione specificamente legate alle due tematiche dei corsi di dottorato, ha lavorato a due applicazioni: l implementazione software (in linguaggio Python) di un algoritmo branch-and-bound per la risoluzione del problema dello zaino ; la realizzazione di un robot, e del relativo sistema di controllo, in grado di muoversi sul piano e di evitare gli ostacoli per mezzo di sensori ad infrarossi. Il dr. Ferriero ha acquisito gli strumenti teorici e le metodologie necessarie per svolgere l attività di ricerca prevista nei prossimi anni. L attività di ricerca è stata svolta su due tematiche. La prima tematica è legata al lavoro che aveva svolto per la tesi di laurea, riguardante la pianificazione di una rete di sensori per il tracciamento delle risorse di un ambiente ospedaliero, ed ha portato ad una pubblicazione su conferenza internazionale. La seconda tematica riguarda lo sviluppo di un sistema di apprendimento per facilitare l utilizzo di un sistema di puntamento BCI (brain computer interface) progettato per persone disabili. GAMBUTI Raffaele. Nell ambito del primo anno di dottorato le attività sono state principalmente volte all individuazione di argomenti di ricerca che risultassero innovativi sia dal punto di vista scientifico che tecnologico. Inoltre al fine di acquisire gli strumenti teorici eg le metodologie necessarie a supportare l attività di ricerca, è stata svolta una intensa attività di studio e formazione. Tale attività di studio ha riguardato principalmente l approfondimento di problematiche di modellazione, controllo e tecniche di Machine Learning. MODUGNO Valerio. In questo primo anno di attivita' ha consolidamento le basi teoriche su alcuni argomenti caratterizzanti il del corso di laurea specialistica come il Controllo Ottimo la Robotica e la analisi dei Processi Stocastici e per la acquisizione di nuove conoscenze nell'ambito del Machine Learning e della Human Robot Interaction. Ha dedicato parte del primo anno dottorato per completare alcuni lavori che avevo avviato durante il corso master da cui sono state tratte le seguenti pubblicazioni scientifiche: Combining Piecewise Linear Regression and a Granular Computing Series Classification, V. Modugno, F. Possemato, A. Rizzi. IJJCI 2014 Information Granules Filtering for Inexact Sequential Pattern Mining by Evolutionary Computation, E.Maiorino, F. Possemato, V. Modugno, A. Rizzi. IJJCI 2014 Dottorandi iscritti al 2 anno di Corso - Curriculum di AUTOMATIVA 28 ciclo - BONGHI Raffaello (borsa di studio cofinanziata ricerca e Dipartimento) - tutore Prof. S. Monaco; - CONTE Federica (borsa MiUR) - tutore Prof.ssa S. Salinari; - COGNETTI Marco (borsa MiUR) - tutore Prof. G. Oriolo; - GAZ Claudio Roberto (borsa MiUR) - tutore Prof. A. De Luca; - LANNA Andrea (borsa MiUR) - tutore:f. Delli Priscoli; - MAGRINI Emanuele (borsa di studio fondi di ricerca) - tutore A. De Luca; - TURATTI Marsilio (senza borsa) - tutore S. Monaco. BONGHI Raffello. L attività di formazione è stata composta principalmente dai corsi e seminari erogati dal DIAG. A questi, si sono affiancati corsi erogati dalla scuola di dottorato SIDRA a Bertinoro. Durante il secondo anno è proseguita l attività di ricera con l ENEA di Frascati, sulla realizzazione di una piattaforma mobile per l ispezionamento della macchina Tokamak. Tale progetto tratta della realizzazione, di una piattaforma semi-autonoma, con la possibilità di guida tramite piattaforma web, inviando comandi di alto livello, quali l inseguimento di un tracciato o la supervizione autonoma di una particolare area. Si è dato corso alla realizzazione di ARVI (Autonomous Robotic Visula Inspector), una piattaforma realizzata per effettuare ispezioni nella macchina sperimentale per lo studio della fusione nucleare (del tipo Tokamak) presso l ENEA di Frascati. Nel corso del primo periodo del 2 anno è stata conclusa l attività di ricerca e sviluppo enerente la progettazione d interfaccia web per il controllo della piattaforma mobile, membre nel secondo periodo è stata avviata un attività, tutt ora in corso, di ri-strutturazione. E stata conclusa la realizzazione di un sistema di immissione della piattaforma mobile all interno della macchina Tokamak ed un sotto-sistema meccanico per il recupero di materiale. Una particolare attenzione è stata posta nella progettazione di leggi di controllo che impiegano diverse tipologie di sensori. La realizzazione della piattaforma mobile è avvenuta interamente all interno del DIAG impiegando le risorse software e hardware disponibili per la progettazione e realizzazione disponibili (sistemi CAD e stampant tridimensionale). CONTE Federica. Nel corso del secondo anno, la dottoranda ha seguito corsi avanzati inerenti la teoria dei sistemi e del controllo e

11 corsi di base di ottimizzazione; ha approfondito argomenti nell ambito della Systems Biology e della modellistica matematica applicata a problemi di interesse biomedico ed infine, ha imparato ad utilizzare diversi software di simulazione. Tale attività di studio ha contribuito alla formazione scientifica della dottoranda e le ha permesso di portare avanti il suo progetto di tesi sulla modellistica dell insulin signaling pathway rappresentante le interazioni tra le principali proteine coinvolte nei processi biochimici che si innescano l insulina. Contemporaneamente ha concluso uno studio sull ottimizzazione del protocollo di radioterapia tumorale pubblicando un technical report e un articolo per il Journal of Mathematical Biology. L attività di ricerca di Federica Conte ha riguardato, nel secondo anno del dottorato, due differenti temi: - Il primo tema è relativo al completamento di uno studio iniziato con la sua tesi di laurea e riguardante la modellistica della crescita tumorale e lo studio in silico dell effetto di differenti terapie. In tale ambito, durante il secondo anno di dottorato, si è studiato in quale misura l imposizione di un limite superiore sulla frazione di dose irradiata si ripercuote sulla determinazione del frazionamento ottimale in radioterapia. Il lavoro è pubblicato (on line ahead of print) sul Journal of Mathematical Biology Il secondo tema di ricerca ha riguardato la modellistica e stima dei parametri della via di segnale dell'insulina partecipand alla definizione di un complesso modello. COGNETTI Marco. L attività di formazione è stata composta principalmente dai corsi istituzionali Advances in Systems and Control e Advances in Optimization, erogati dal dottorato AuRo. Inoltre, la partecipazione ad alcuni corsi del dipartimento di Matematica Guido Castelnuovo ha permesso l acquisizione di competenze nell ambito di tecniche di ottimizzazione utilizzando l equazione di Hamilton-Jacobi-Bellman. L attività di ricerca si è focalizzata sulla prosecuzione dell attività di ricerca svolta lo scorso anno nell ambito dell identificazione e controllo per sistemi eterogenei e su tecniche di motion planning per robot umanoidi, estendendo e generando nuovi risultati in entrambi gli ambiti. L attività di ricerca si è focalizzata su dueargomenti principali: 1) Identificazione e controllo per una squadra di robot eterogenei (veicolo quadritorore e robot mobili su ruote). Tale ricerca ha prodotto una pubblicazione: Multi-Task Control of a Heterogeneous Robot System based on Relative Localization M. Cognetti, G. Oriolo, P. Peliti, L. Rosa, P. Stegagno, presentata presso 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). Pianificazione per robot umanoidi con vincolo task. Tale ricerca ha prodotto due pubblicazioni scientifiche presentate e pubblicate sugli atti di conferenze internazionali importanti nel settore. GAZ Claudio Roberto. L attività di studio svolta durante il secondo anno di Dottorato si è incentrata sull approfondimento di temi scientifici dei Controlli Automatici e della Robotica. I corsi seguiti sono stati quelli erogati dal Corso di Dottorato in Automatica e Ricerca Operativa durante l anno accademico ( Advances in Systems and Control e Advances in Optimization ). Si sono inoltre seguiti alcuni seminari, sia presso il DIAG, sia presso lo IASI-CNR di pertinenza ai suddetti temi. Si è partecipato a due conferenze internazionali (anche in qualità di autore), la IEEE Conference on Decision and Control (CDC13) e la IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA14), ed ad alcune conferenze nazionali, come Bio-inspired Robotics all ENEA di Frascati e SIDRA Automatica 2014 presso l Università di Bergamo. L attività di ricerca si è incentrata sul tema della robotica, in particolare sull identificazione del modello dinamico del manipolatore a giunti elastici KUKA LWR 4+ disponibile nel Laboratorio di Robotica del DIAG mediante scrittura simbolica (secondo il formalismo di Lagrange) e alla successiva identificazione dei suoi coefficienti. Una volta ricavato il modello dinamico generico di tale manipolatore, si è provveduto ad identificare gli attriti statici e dinamici ai giunti, in modo da poter sommare tale effetto al modello. In seguito sono stati effettuati alcuni esperimenti di controllo, in cui l azione di feed- forward era data dalla previsione offerta dal modello, ed il loop di controllo veniva chiuso da un controllore PD. Tali esperimenti hanno mostrato come, adoperando la previsione offerta dal modello identificato, le performance di controllo migliorino, sia in termini di errore di posizione (data una traiettoria nello spazio dei giunti), sia in termini di sforzo dell azione di controllo. LANNA Andrea. Durante il secondo anno di dottorato, l attività di studio si è concentrta nel consolidamento delle conoscenze acquisite nel primo anno di dottorato, approfondendo la teoria e la metodologia di base e studiando I recenti avanzamenti della letteratura scientifica. Particolare attenzione è sata dedicata allo studio applicativo di queste tematiche, ovvero Smart Grid e Cyber Security. Nel primo tema, lo studio ha riguardato principalmente la teoria della modellizzazione dei sistemi di generazione rinnovabile e della rete di trasmissione dell energia sia nella forma deterministica sia stocastica, lo studio delle metodologie di controllo tradizionali tuttora in uso e delle emergenti tecniche di ottimizzazione. Nel secondo tema, dove è presente meno letteratura di base lo studio si è concentrato molto nella modellistica dei sistemi embedded basata su atomi ibridi, dei recenti standard di sicuerezza informatica e delle recenti applicazioni. MAGRINI Emanuele. L attività di formazione è stata composta principalmente dai corsi e seminari erogati dal DIAG. A questi, si sono affiancati corsi erogati dalla scuola di dottorato SIDRA a Bertinoro, in cui si sono estese le conoscenze sulla teoria dei sistemi non lineari. L attività di ricerca è indirizzata nell ambito del progetto europeo FP7 SAPHARI. Sono state affrontate problematiche di sicurezza e controllo della cooperazione uomo-robot, utilizzando sensori di profondità e strategie reattive per manipolatori robotici, estendendo i risultati ottenuti nel corso del primo anno di dottorato. L attività di ricerca si è concentrata su due temi: 1. Stima delle forze scambiate nel contatto: si è considerato il problema della localizzazione in tempo reale del punto di contatto tra uomo e robot e della stima della forza di contatto applicata, senza utilizzare sensori di forza o sensori tattili distribuiti sulla struttura del manipolatore stesso. E stata sviluppata una metodologia che utilizza uno o più sensori di profondità, con cui è possibile determinare la parte del corpo umano che entra in contatto con il robot e localizzare il punto (o eventualmente più punti) di contatto sulla superficie del braccio robotico. Una volta identificate le forze di contatto, è stato implementato un controllo di ammettenza che sfrutta tale informazione in modo da ottenere una collaborazione sicura tra uomo e robot. Il lavoro svolto è stato raccolto in un in una presentazione con artilcolo a un workshop e in un articolo a conferenza. 2. Controllo del movimento e della forza in un punto di contatto: i risultati ottenuti nel precedente lavoro, sono stati quiindi utilizzati per implementare diverse altre leggi di controllo, con lo scopo di migliorare ed espandere le capacità di base necessarie al robot per collaborare attivamente con un uomo. In corrispondenza del punto di contatto, viene implementato un controllo di impedenza in modo da assegnare al sistema dinamico uomo-robot un comportamento massa-molla-smorzatore. Grazie alla disponibilità di una stima delle forze di contatto (nel generico punto di contatto sul robot), è possibile avere un sistema disaccoppiato lungo i tre assi del sistema di riferimento. Successivamente, si è implementato anche un controllo di forza, con lo scopo di regolare ad un valore desiderato la forza di contatto uomo-robot. A tale proposito, si sono messi in evidenza problemi e fornite soluzioni, inerenti alla compatibilità del task di contatto relativo uomo-robot. Il lavoro svolto è stato raccolto in un extended abstract per presentazione al workshop HFR 2014 e in un articolo sotttomesso alla principale conferenza di robotica. TURATTI Marsilio. Durante il 2 anno ha ulteriormente approfondite le conoscenze nell ambito elettrico/energetico: sono state studiate le tecnologie di trsmissione dell energia elettrica e le relative problematiche, sia in alta che in media-bassa tensione; sono stati esaminati I diversi sistemi di produzione da fonti rinnovabili; sono stati analizzati gli aspetti inerenti alla pianificazione ed esercizio dei sistemi elettrici, sia da un punto di vista tecnico che economico normativo. Per quanto riguarda l ambito dell automatica sono state acquisite nuove nozioni sulla modellistica e il controllo di sistemi non lineari deterministici e stocastici; nel campo dell ottimizzazione sono trattati l ottimizzazione di sistemi stocastici e I metodi di calcolo senza derivate. L attività di ricerca nel corso del 2 anno è stata incentrata sulle problematiche connesse al controllo nei sistemi di produzione di energia elettrica da fonte eolica, in particolare gli aspetti innovativi attesi sono inerenti alla concezione e sviluppo di controllori a segnali campionati (sampled-data). Il punto di partenza è rappresentato dagli approcci metodologici più recenti sviluppati nel controllo non-lineare, con particolare riferimento al problema della regolazione della potnza immessa nella rete.

12 Il dott. TURATTI Marsilio ha richiesto ed ottenuto la sospesione del corso di dottorato per il periodo 1 Novembre 2014 al 31 Ottobre (Collegio Docenti del ) Dottorandi iscritti al 3 anno di Corso - Dottorato di Ricerca in INGEGNERIA DEI SISTEMI 27 ciclo. Il terzo anno è dedicato essenzialmente all attività di ricerca ed allo sviluppo delle tesi. Sono stati ammessi all esame finale I Dottori: - Liberati Francesco con borsa (tutore Prof. F. Delli Priscoli), - Paolillo Antonio con borsa (tutore Prof. A. De Luca), - Zuccaro Letterio con borsa (tutore Prof. F. Delli Priscoli) - Mattei Giovanni con borsa inserito nel Programma di Convenzione Internazionale per I Dottorati in co-tutela (tutore Prof. S. Monaco, co-tutore Prof.ssa D. Normand-Cyrot del LSS/CNRS). Il dottorando LIBERATI Francesco ha completato il programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi 27 ciclo. L attività svolta principalmente nel contesto delle applicazioni delle metodologie della teoria del controllo del settore della generazione e distribuzione dell energia elettrica ha dato luogo a numerose pubblicazioni (2 su rivista, 4 comunicazioni a congresso con revisione, 1 rapporti e capitoli di libri e 3 in corso di completamento. La tesi dal titolo: Model Predictive Control-based Demani Side Management in Smart Grid. Il dottorando PAOLILLO Antonio ha completato il programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi 27 ciclo. L attività di studio e ricerca ha avuto per oggetto le metodologie di progetto di controllori su sistemi robotici umanoidi con particolare riferimento alla navigazione autonoma. Essa ha condotto alla redazione di quattro pubblicazioni su atti intenazionali con revisione e un articolo sottomesso per la pubblicazione su rivista internazionale. La tesi dal titolo: Controllo visuale di robot umanoidi che interagiscono con il mondo reale. Il dottorando ZUCCARO Letterio ha completato il programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi 27 ciclo. I temi di ricerca, sviluppati anche nel contesto di progetti europei ed orientati alla concezione di metodi innovativi di gestione e controllo nelle smart gri, nel cloud compiutine e nelle reti di telecomunicazione. L attività condotta ha dato luogo a numerose pubblicazioni, su rivista internazionale, su atti di conferenze internazionali e sottomessi a rivista. La tesi dal titolo: Resource allocation algorithms in energy, IT and telecommunication networks. Dottorandi inseriti nel Programma di Convezione Internazionale per i Dottorati in co-tutela note Il dottorando MATTEI Giovanni ha completato il programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi 27 ciclo. L attività di studio e ricerca ha avuto per oggetto le metodologie del controllo robusto non lineare e delle sue implementazioni digitali. Essa ha condotto alla redazione di quattro pubblicazioni su atti di conferenze internazionali con revisione di un articolo pubblicato su rivista internazionale. La tesi dal titolo: Robust nonlinear control: from continuous-time to sampleddata with aerospace applications. RICERCA OPERATIVA Relazione attività di ricerca anno precedente RICERCA OPERATIVA Dottorandi iscritti al 1 anno di Corso - Curriculum di RICERCA OPERATIVA 29 ciclo - CRISTOFARI Andrea (borsa MiUR) tutore: Prof. S. Lucidi; - DI LULLO Michela (borsa MiUR Fondo Giovani) tutore: Dr. G. Felici; - LABELLARTE Luca (borsa MiUR) tutore: Dr. G. Rinaldi; - LANZA Giacomo (borsa MiUR) tutore: Prof.ssa N. Ricciardi; - SALAMI Maryam (borsa M.Curie - soprannumero) tutore: Dr. G. Rinaldi. CRISTOFARI Andrea. Durante il 1 anno sono stati dapprima approfonditi i temi classici della Ricerca Operativa (Programmazione Lineare, Programmazione Non Lineare, Ottimizzazione Discreta e Programmazione Non Lineare Mista Intera), da un punto di vista sia teorico, sia algoritmico e computazionale. Successivamente, lo studio si è concentrato sui Metodi di Ottimizzazione per il Machine Learning supervisionato (Support Vector Machines) e non supervisionato (metodi di Cluster Analysis, Support Vector Data Description e One-Class Support Vector Machines). L attività di studio ha inoltre compreso la partecipazione a un ciclo di seminari sull Ottimizzazione Continua, ai due corsi istituzionali di dottorato, a due scuole estive, alla conferenza annuale dell Associazione Italiana Ricerca Operativa e ad altri seminari in ambito ICT. L attività di ricerca svolta durante l anno si è concentrata sull utilizzo di metodi di Machine Learning per la creazione di nuovi modelli di previsione dell inquinamento atmosferico, secondo le attività previste dal Progetto Europeo LIFE-EXPAH ENV/IT/ "Action 5.5 Optimization of model results with actual population exposure". Il lavoro, svolto presso il Settore Ricerca INAIL, è stato presentato alle seguenti conferenze: 7th International Congress on Environmental Modelling and Software (iemss), June 15-19, 2014, San Diego, California, USA; 44th Annual Conference of the Italian Operational Research Society (AIRO 2014), Como, Italy, September 2-5, 2014; 16th Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes - HARMO16, Varna, Bulgaria, September 8-11, Il lavoro è stato infine pubblicato sui proceedings della conferenza iemss 2014 (http://www.iemss.org/sites/iemss2014/papers/iemss2014_submission_33.pdf). DI LULLO Michela. Nel corso dell A.A. 2013/2014 ha seguito due corsi di laurea magistrale presso il dipartimento di Ingegneria Gestionale (Algoritmi di Ottimizzazione Ottimizzazione Combinatoria II) al fine di approfondire argomenti connessi con il progetto di ricerca stabilito. Ha studiato il problema della gestione attiva della topologia della rete di trasmissione elettrica al fine di risolvere congestioni locali e ottimizzare la produzione di un sistema energetico. Ha studiato ed utilizzato a fini sperimentali il linguaggio di programmazione AMPL. E stata effettuata una tecnica e completa analisi modellistica del problema dell Optimal Transmission Switching (OTS) a partire dal classico problema dello Unit Commitment (UC) facendo ricorso a modelli di ottimizzazione già presenti in letteratura (OTSUC). Sono state proposte innovative varianti modellistiche di questi ultimi che si sono rivelate decisamente utili ai fini prestazionali. E stata utilizzata per la prima volta in ottica risolutiva dell OTSUC una funzione obiettivo lineare a tratti di tipo perspective cuts. E stato risolto il problema delle numerose simmetrie presenti nelle soluzioni del problema dell OTSUC utilizzando un particolare ed innovativo tipo di perturbazione della funzione obiettivo. Si sono sperimentate Branching Priorities e Branching Directions ad hoc per velocizzare la procedura di pruning dell albero delle soluzioni (laddove si stava utilizzando un approccio di tipo Branch&Cut per risolvere il problema di ottimizzazione in questione). La tesi di laurea della dottoranda, dal cui cui ha origine l attività di ricerca sopra brevemente descritta, è stata premiata come miglior tesi di laurea di natura applicativa in Ricerca Operativa alla conferenza AIRO 2014 tenutasi a Como dal 2 al 5 maggio E stato pubblicato su atti di conferenza IEEE un articolo scientifico dal titolo: Tight Unit Commitment models with Optimal Transmission Switching: connecting the dots with Perturbed Objective Function S. Bruno, M. Di Lullo, G. Felici, F. Lacalandra, M. La Scala.

13 LABELLARTE Luca. Ha approfondito la conoscenza dell ottimizzazione combinatoria interessandomi in particolare di problemi su grafi. Tale conoscenza è stata ulteriormente rinforzata dalla partecipazione a numerosi seminari come quello sul Bin Packing e dalla partecipazione alla International School On Mathematics "Guido Stampacchia". Ha approfondito la conoscenza dell ottimizzazione convessa seguendo on-line i corsi di Stephen Boyd e frequentando la Spring School on Convex Optimization and Applications. Ha approfondito le sue conoscenze nell ambito dell ingegneria dell informazione seguendo il ciclo di seminari Great Ideas in ICT. Ha seguito i corsi organizzati dal Dottorati nell ambito dell Automatica e della Ricerca Operativa superando con successo le prove di esame richieste. Ha dedicato questo anno allo studio dello stato dell arte nell ambito dell ottimizzazione combinatoria in particolare approfondendo la conoscenza dei problemi su grafi. Inoltre ho partecipato alla 44th Annual Conference of the Italian Operational Research Society (AIRO 2014) presentando il lavoro: Outlier identication and avoidance in machine learning via optimized clusterization. Tale lavoro è stato sottomesso a una rivista di settore. LANZA Giacomo. Nel corso del primo anno (A.A. 2013/2014), il dottorando si è impegnato ad ampliare ed approfondire la sua formazione di base. In particolare, la sua attività di studio è stata rivolta ai seguenti argomenti: problemi di Programmazione Lineare Intera, Ottimizzazione Combinatoria (SND, VRP, TSP), Programmazione Matematica, Ottimizzazione Stocastica, algoritmi euristici e meta-euristici; è stato approfondito lo studio del linguaggio di programmazione AMPL. Infine, il dottorando ha studiato autonomamente argomenti più strettamente legati al proprio progetto di ricerca: la gestione degli interporti e delle attività connesse ad esso e le caratteristiche del trasporto intermodale. Il dottorando ha seguito i corsi istituzionali Advances in Systems and Control e Advances in Optimization, due corsi magistrali (Algoritmi di Ottimizzazione e Ottimizzazione Combinatoria II), i seminari del ciclo Great Ideas in ICT (2014). Ha frequentato corsi del Master di II livello in Data Intelligence e Strategie Decisionali. Nel suo primo anno, il dottorando ha studiato un particolare problema di Service Network Design con finestre temporali hard sperimentando un metodo alternativo di risoluzione del problema rilassando il vincolo temporale (definendo, quindi, una finestra temporale soft) e aggiungendo una penalità nella funzione obiettivo. I risultati ottenuti dalla prima sperimentazione sono stati ritenuti interessanti ed adatti ad un ulteriore approfondimento. Il modello studiato sarà poi anche utilizzato nella fase successiva della ricerca del dottorando in cui si aggiungeranno elementi stocastici ai dati del problema. I risultati preliminari dello studio sono stati presentati alla Conferenza AIRO 44th Annual Conference of the Italian Operational Research Society, Como 2-5 Settembre SALAMI Maryam. L attività di studio è stata dedicata allo studio di NPhard Max-Cut problem. Riguardo questo proposito, la dottoranda di seguito descrive gli obiettivi che intende raggiungere: Max-Cut Problem: 1. Investigating polyhedral and non-polyhedral relaxation attributes of Max-cut problem. 2. Enhancing polyhedral approaches based on cut polytope for sparse graphs. Research Activity: Improving the heuristics and approximations approaches on Max-Cut Problem: 1. BiqMac: How to solve the base relaxation method of BiqMac (hybrid relaxtion: Semidefinite relaxation strengthed by semi metric polytope) more EFFICIENTLY 2. SpeeDP: Extending SpeeDP approach to solve hybrid relaxation of Max-Cut. 3. Lifting and Separation: Enhancing po lyhedral approaches based on Cut polytope approximation for sparse graphs. Exploiting the known results for cut polytope of complete graph for sparse graphs. Cut Polytope Decomposition: (k-sum,marker,...). I recently presented myself and my research topics in : MINO-COST spring school on optimization, Alpen Adria universitaet Klagenfurt, Aprill Mid-term MINO meeting, Belgium, Bruxelles, September Exploiting the known results of facet defining inequalities for cut polytope of complete graph for sparse graphs. Dottorandi iscritti al 2 anno di Corso - Curriculum di RICERCA OPERATIVA 28 ciclo - BRACAGLIA Valentina (borsa MiUR) tutore Prof. A. Nastasi; - DELLE PIANE Umberto (borsa MiUR Fondo Giovani) tutore Prof.ssa L. Palagi; - RENZI Stefania (borsa MiUR) tutore Prof. S. Lucidi; - JAHANBANI Adel (studente straniero in soprannumero) tutore Prof. G. Di Pillo. BRACAGLIA Valentina. L attività di ricerca svolta nel corso dell anno si è focalizzata sulla modellazione e l analisi dell interazione strategica di transport facility e transport operator, a fronte delle recenti evoluzioni dell ambiente nel quale questi operano. In particolare, sono stati modellati due fenomeni che interessano il settore: (i) l offerta online di servizi complementari al viaggio (e.g. parcheggi e noleggio auto) al momento dell acquisto del servizio di trasporto; (ii) la competizione fra trasporto aereo e trasporto ferroviario. L analisi condotta è orientata alla valutazione delle conseguenze di tali fenomeni sull efficienza economica del sistema di trasporto. Parallelamente e a supporto dell investigazione, è stata condotta un attività di studio e formazione orientata all approfondimento della modellazione dell interazione strategica di agenti all interno di un mercato (eventualmente in presenza di un regolatore) e all implementazione di metodi per la soluzione dei problemi di decisione degli stessi. L'attività di ricerca svolta si è focalizzata sul disegno e l'analisi di modelli per lo studio dell interazione strategica di transport facility e transport operator, a fronte dei recenti cambiamenti dei mercati nei quali questi competono. In particolare, l analisi si è concentrata sullo studio della competizione fra aeroporti, quando queste facility operano in due business: il business aviation e il business non aviation. È rilevante condurre tale analisi per rispondere al dibattito circa la necessità di regolare ex ante le tariffe (o i ricavi) degli aeroporti. Lo studio risponde alla domanda di ricerca sviluppando un gioco multistadio con informazione perfetta, in cui al primo stadio gli aeroporti decidono se offrire i servizi non aviation online, al secondo stadio gli aeroporti fissano il prezzo per i servizi aviation e non aviation e al terzo stadio le compagnie aeree competono per i passeggeri, i quali decidono se comprare o meno in base alla propria funzione di utilità e ai propri vincoli di budget. Inoltre la ricerca ha analizzato le implicazioni ambietali e l impatto sul benessere sociale della competizione fra trasporto aereo e trasporto ferroviario. L analisi si articola attraverso tre modelli: un modello di competizione intermodale sulle quantità, un modello di competizione intermodale sulle quantità e le frequenze di servizio, un modello di competizione intermodale sulle quantità e sulle velocità. Per ciascuno dei modelli, i passeggeri decidono se viaggiare e con quale mezzo di trasporto farlo, massimizzando una funzione di utilità quadratica à la Singh and Vives (1984) e considerando il prezzo totale del servizio, ovvero, sia il prezzo del ticket che il valore del tempo speso. DELLE PIANE Umberto. Nel corso del secondo anno il dottorando si è dedicato sia all approfondimento di aspetti metodologici e applicativi sia all attività di ricerca finalizzata al lavoro di tesi.in particolare ha partecipato a scuole internazionali e a seminari tematici per approfondire la preparazione sia su temi applicativi di avanguardia che su aspetti modellistici e algoritmici avanzati. Ha inoltre studiato in autonomia le tematiche recenti relative a metodi per la soluzione di problemi di Ottimizzazione Stocastica. L attività di ricerca è stata soprattutto dedicata all utilizzo di nuove tecniche Data Mining come strumento di previsione e/o definizione di scelte in presenza di incertezza. Tali tecniche sono state utilizzate anche per la definizione di nuove euristiche di ottimizzazione globale. Ha inoltre svolto attività seminariale e di supporto alla didattica; in particolare ha tenuto cicli di seminari avanzati di Ottimizzazione Stocastica per studenti di dottorato e seminari sull utilizzo di algoritmi per Machine Learning per il corso

14 di laurea magistrale Algoritmi di Ottimizzazione e Reti Neurali. RENZI Stefania. Nel suo secondo anno del corso la dottoranda Stefania Renzi si è divisa tra seguenti diverse attività: - studio: attraverso un esteso studio individuale ed alla partecipazione a prestigiose scuole internazionali, ha completato la sua preparazione approfondendo temi avanzati riguardanti modelli e metodi di ottimizzazione non lineare tra cui: ottimizzazione bilivello, ottimizzazione stocastica, ottimizzazione multiagente, ottimizzazione derivative-free, tecniche di ottimizzazione per l addestramento di macchine ad apprendimento, tecniche di modellizzazione per problemi economici-finanziari; - attività seminariale e di supporto alla didattica: la dottoranda ha evidenziato la notevole preparazione maturata tenendo due approfonditi cicli di seminari su tema ottimizzazione stocastica e collaborando molto attivamente alla didattica del corso Algoritmi di Classificazione e Reti Neurale per la Laurea Magistrale di Ingegneria Gestionale; - attività di ricerca: in anticipo con quanto previsto dal corso di dottorato, ha avviato ed, in alcuni casi quasi concluso, diverse interessanti e importanti attività di ricerca su vari argomenti che vanno dalla applicazione di nuove tecniche Data Mining nell ambito della moda, delle promozioni alimentari, delle previsioni di situazione di bancarotta alla definizione di nuovi metodi per risolvere problemi di ottimizzazione bilivello e per determinare le strategie ottime per il Forex Trading ; tutte queste attività dovrebbero sicuramente portare alla realizzazione di vari lavori pubblicabili nelle riviste di maggiore prestigio nel settore della Ricerca Operativa. JAHANBANI Adel. Nel corso del secondo anno il dottorando si è dedicato sia all approfondimento di aspetti metodologici e applicativi sia all attività di ricerca finalizzata al lavoro di tesi. In particolare ha ampliato le sue conoscenze di base della Ricerca Operativa, rispettando un programma concordato con il tutor, e ha partecipato a scuole internazionali che hanno contribuito a d arricchire la sua formazione. Per quel che riguarda l attività di ricerca finalizzata alla tesi ha continuato l analisi delle interazioni degli agenti venditori e acquirenti nel mercato elettronico, sviluppando un modello matematico della dinamica del mercato elettronico in cui le caratteristiche del venditore e quelle dell acquirente danno luogo a equilibri diversi a seconda della migliore o peggiore reputazione del venditore, della maggiore o minore propensione a spendere dell acquirente, e così via. L equilibrio ottimale e quello che dà luogo alla massima soddisfazione compatibile per entrambi gli agenti, ed è determinato dalla soluzione del modello. L attività di ricerca ha dato già luogo a pubblicazioni su giornali scientifici in lingua inglese, anche se a diffusione nazionale. Dottorandi iscritti al 3 anno di Corso - Dottorato di Ricerca in RICERCA OPERATIVA 27 ciclo. Il terzo anno è dedicato essenzialmente all attività di ricerca ed allo sviluppo delle tesi. Sono stati ammessi all esame finale: MANNO Andrea. ha completato il programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ricerca Operativa 27 ciclo. In questo ultimo anno del corso, il dottorando Andrea Manno ha svolto una intensa ed importante attività di ricerca riguardante prevalentemente lo studio e la definizione di nuovi metodi la soluzione di problemi di ottimizzazione a grandissime dimensioni e per addestramento di particolari classi di macchine ad apprendimento. Tale attività ha già prodotto - un lavoro su una nuova tecnica per addestramento di un rete neurale che è stata sottomesso ad una delle riviste più rilevanti nel campo del data mining ; - un lavoro su una nuova tecniche di decomposizione per problemi di ottimizzazione a grandi dimensioni con applicazione all addestramento di una SVM che sta per essere sottomesso ad una importante rivista nel campo dell ottimizzazione non lineare; ed ha permesso di avviare dei nuovi lavori per ottenere dei metodi ottimizzazione in grado di affrontare efficientemente problemi ad enormi dimensioni studiando e definendo - tecniche di decomposizione combinate con tecniche di stime dei vincoli attivi - algoritmi paralleli globalmente convergenti Tutti i precedenti risultati saranno contenuti nella tesi di dottorato. E da notare ed apprezzare che, parallelamente alla precedente attività di ricerca, il dottorando si è dedicato con molto impegno a - completare la sua preparazione con uno studio individuale e la partecipazione ad una scuola internazionale - collaborare alla attività didattica ricoprendo il ruolo di tutor dei corsi di Ricerca Operativa e Ottimizzazione dei Sistemi Complessi - trasferire le sue competenze nel campo del controllo ottimo di traiettorie partecipando anche ad una competizione internazionale ottenendo un significativo risultato. La tesi dal titolo: Decomposition Methods for Machine Learning. Dottorandi iscritti al Dottorato di Ricerca Operativa con proroga che sono stati ammessi all esame finale. - REALE Alessandra 26 ciclo: (delibera CD del 29 Aprile 2014); - MINNETTI Valentina 25 ciclo (2 anni di proroga per motivi di salute deliere CD del 26/11/2013 e 28/11/2014) REALE Alessandra: Titolo della tesi: Applications of Combinatorial Optimization arising from large scale Census Surveys. MINNETTI Valentina. Titolo della tesi: On the parameters of the Electre Tri method: a proposal of a new two step procedure. note BIOINGEGNERIA Relazione attività di ricerca anno precedente note Non si applica - Nuovo Curriculum. Risultati relativi all'anno precedente

15 GIANLUCA MORELLI (XXIV) titolo della tesi: Decomposition Algorithms for SVM Training Based on the Frank-Wolfe Method pubblicazione parziale: This work deals with the Support Vector Machine (SVM) learning process which, as it is well-known, can be reduced to the solution of a quadratic problem in the so-called feature space. For very large datasets there are practical issues in the solution of this optimization problem. In particular it may be impossible to store in memory the hessian of the quadratic form. Decomposition methods, such as the Sequential Minimal Optimization (SMO) method, overcome this limit by operating with small working sets of indices. While SMO methods use working sets of size two, we study SVM earning techniques with higher order working sets. At every step of the training algorithm, we select a working set of cardinality possibly greater than two and we compute a descent direction, in the working set, by defining a Frank-Wolfe type linear subproblem. We show that the latter subproblem can be solved analytically and propose a fast procedure for this purpose. Two different SVM training algorithms are proposed along this line and an extensive numerical experimentation is carried out. The numerical results show the effectiveness of the proposed strategies. altre pubblicazioni: posizione professionale: GIAMPIERO BIANCHI (XXV) titolo della tesi: Optimization Techniques for Data Mining and Information Reconstruction. pubblicazione parziale: Abstract Data Mining problems are very important and common in several applicative fields. Extracting knowledge from large datasets requires vast computational resources. However, the success of Data Mining approaches depends not only on brute computational strength, but also, and often critically, on the mathematical quality of the models and of the algorithms underlying those solution procedures. This thesis deals in particular with classification and information reconstruction problems. Classify with a good degree of accuracy and in short times on the basis of small training sets is required in a variety of practical applications. Unfortunately, obtaining these three desirable features together can be very difficult. An innovative classification procedure able to provide those feature is developed in this thesis. The proposed approach is based on the framework of the so-called Logical Analysis of Data (LAD), but enriched with information obtained from statistical considerations on the data. This methodology uses, as much as possible, information extracted from the training set. A number of discrete optimization problems are solved in the different steps of the procedure. Accuracy of the proposed approach is compared to that of standard LAD approach and of Support Vector Machines approach (using the implementation LIBSVM, currently deemed one of the best) on publicly available datasets of the UCI repository, obtaining very encouraging results. Information Reconstruction is a crucial task for large surveys, such like a Census of Agriculture, as well as for other applications database processing. The problem have been tackled in several different manners, but satisfactory data quality and computational efficiency often appear to be at odds. A typical problem arising in the described Census consists in checking, and correcting when needed, the areas declared by each farm for each cultivation. This thesis presents an innovative methodology for solving the problem of balancing of agricultural census data by using a mixed integer linear model. This mathematical problem is called matrix balancing. The proposed procedure has been applied in the case of the Italian Census of Agriculture 2010 to restore data consistency when a total cultivation area, or total number of livestock is not equal to the sum of the detailed values representing the parts of the above totals. Another problem arising in the described Census is assigning the correct cultivations to the area for which the farm declarations are considered unreliable. This thesis presents, also, an innovative automatic procedure for solving this problem based on a discrete mathematical optimization model. Clearly, the models proposed for those agricultural problems can be used for other problems sharing the same characteristics. Results are very encouraging both form the computational and from the data quality point of view. Finally, in this thesis, an innovative automatic procedure for finding contradictions into a set of rules by converting rules into linear inequalities is developed. Several fields of knowledge management operate by using rules. Many example arise in Data Mining and Database Theory, but also in the fields of Normative or Regulation. A major issue is the presence of contradictions into a set of rules, since this usually makes such a set unusable. Each contradiction should be located and removed. A main advantage of the proposed approach is that this procedure works only at the formal level, so it can be performed without the need of going into the semantic meaning of the rules under analysis. The proposed procedure has been tested in the case of a set of simulated rules for economical regulation. References E. Boros, P.L. Hammer, T. Ibaraki, A. Kogan, E. Mayoraz, and I. Muchnik, An Implementation of Logical Analysis of Data, IEEE Trans. Knowledge and Data Eng., vol. 12, no. 2, pp , Mar./Apr G. Bianchi, R. Bruni, A Reale, Balancing of Agricultural Census Data by Using Discrete Optimization, Optimization Letters, DOI /s , G. Bianchi, R. Bruni, A Formal Procedure for Finding Contradictions into a Set of Rules, Applied Mathematical Sciences Vol. 6(126), , altre pubblicazioni: G. BIANCHI, R. BRUNI, A. REALE Information Reconstruction via Discrete Optimization for Agricultural Census Data, Applied Mathematical Sciences Vol. 6(125), , G. BIANCHI, R. BRUNI A Formal Procedure for Finding Contradictions into a Set of Rules, Applied Mathematical Sciences Vol. 6(126), , G. BIANCHI, R. BRUNI, A. REALE Open Source Integer Linear Programming Solvers for Error Localization in Numerical Data,in N. Torelli, F. Pesarin, A. Bar-Hen (Eds.), Advances in Theoretical and Applied Statistics, Springer, New York, ISBN G. BIANCHI, R. BRUNI Discrete Optimization for Solving Information Recostruction Problems. Atti della IV Giornata della Ricerca Convegno organizzato dal MEMOTEF (Dipartimento metodi e modelli per l economia, il territorio e la finanza), Facoltà di Economia, Università Sapienza di Roma, 23 febbraio G. BIANCHI, R. LIPSI, G. RUOCCO, M. SALVATORE The main innovation of data editing and imputation for the 2010 italian agricultural census. United Nations Economic Commission for Europe - Conference of European Statisticians. Work Session on Statistical Data Editing. Ljubljana, Slovenia, 9-11 May 2011 G. BIANCHI, F. DI PEDE., A. REALE, S. TALICE Aree di Censimento, nuove suddivisioni sub-comunali per la raccolta campionaria di informazioni aggiuntive durante il prossimo censimento della popolazione applicazione nella regione Marche. Atti della XXXI Conferenza scientifica annuale AISRe. Aosta, settembre G. BIANCHI, R. BRUNI, A. REALE Open Source Integer Linear Programming Solvers for Error Localization in Numerical Data. Atti della 45th Riunione Scientifica della SIS. Università di Padova, giugno G. BIANCHI, P. FRANCESCANGELI, A. REALE., G. RUOCCO, F. SCALFATI Planning the Data Editing and Imputation System for the 2010 Italian Agricultural Census: main features and new challenges. Atti della 45th Riunione Scientifica della SIS. Università di Padova,16-18 giugno G. BIANCHI, R. BRUNI Effective Classification using small Training Set based on Discretization and Statistical Analysis, Sottomesso a IEEE Transaction on Neural Networks and Learning Systems. G. BIANCHI, R. BRUNI, A. REALE Balancing of Agricultural Census Data by using Discrete Optimization. Sottomesso a Optimization Letters. posizione professionale: Ricercatore Ufficio Studi ISTAT STEFANIA DE ANGELIS (XXV) titolo della tesi: A Polyhedral Approach to Max-Sat Problems pubblicazione parziale: The subject of nonlinear 0 1 programming has received considerable atten- tion in the literature. Applications involving nonlinear 0 1 programs arise in a variety of areas as propositional logic, investment project, game playing and many others. The thesis focuses on the solution of unconstrained 0 1 non linear program- ming problems. Such problems are riformulated as 0 1 polynomial programs because the objective function can be rewritten as a multilinear function in the same variables. Given a 0 1 polinomial objective function we associate, for a better analisys, a hypergraph to it. An introductory chapter with some definitions provides a theoretical background to the thesis. Subsequently, because a multilinear function is suited to uniquely represent all pseudo-boolean functions and because of the major role these functions play in optimization models in a variety of areas, there is a glance at two of the most investigated problems on applied mathematics: SAT and MAX-SAT. The MAX-SAT problem is reformulated as 0 1 polynomial program. Thus, the observation that, in general, 0 1 polynomial programs are NP-hard prob- lems because they represent many classes of NP-hard Boolean problems. At the present time, there exist several approaches to solve the problem we tackle: linearization, algebraic, enumerative, cutting-plane methods and many specific methods are also developed for special cases. For example, there exists an extensive literature on quadratic 0 1 programming and its applications. We propose a linearization technique and a cutting-plane method. For some simple versions of the problem, we propose a

16 starting formulation we will call fundamental formulation and we prove it is a valid, minimal and integer formu- lation. For more complicated cases, we try to add some cut inequalities to the starting initial formulation. Our first experimental results have been obtained for some particularly hard instances of the Max-SAT Evaluations, with the aim of outperforming, even though with a very general implementation, the best special-purpose Max-SAT solvers. altre pubblicazioni: posizione professionale: MARIA CRISTINA DE COLA (XXV) titolo della tesi: Operations Research: from Computational Biology to Sensor Network pubblicazione parziale: In this dissertation we discuss the deployment of combinatorial optimization methods for modeling and solve real life problem, with a particular emphasis to two biological problems arising from a common scenario: the reconstruction of the three-dimensional shape of a biological molecule from Nuclear Magnetic Resonance (NMR) data. The first topic is the 3D assignment pathway problem (APP) for a RNA molecule. We prove that APP is NP-hard, and show a formulation of it based on edge-colored graphs. Taking into account that interactions between consecutive nuclei in the NMR spectrum are different according to the type of residue along the RNA chain, each color in the graph represents a type of interaction. Thus, we can represent the sequence of interactions as the problem of finding a longest (hamiltonian) path under the constraint that the edges of the path follow a given order of colors (the orderly colored longest path). We introduce three alternative IP reformulations of APP obtained with a max flow problem on a directed graph with packing constraints over the partitions, which have been compared among themselves. Since the last two models work on cyclic graphs, for them we propose an algorithm based on the solution of their relaxation combined with the separation of cycle inequalities in a Branch & Cut scheme. The second topic is the discretizable distance geometry problem (DDGP), which is a formulation on discrete search space of the well-known distance geometry problem (DGP). The DGP consists in seeking the embedding in Rk of a undirected graph given a set of Euclidean distances between certain pairs of vertices. DGP has two important applications: (i) finding the three dimensional conformation of a molecule from a subset of interatomic distances, called Molecular Distance Geometry Problem, and (ii) the Sensor Network Localization Problem. We describe a Branch & Prune (BP) algorithm tailored for this problem, and two versions of it solving the DDGP both in protein modeling and in sensor networks localization frameworks. BP is an exact and exhaustive combinatorial algorithm that examines all the valid embeddings of a given weighted graph G = (V, E, d), under the hypothesis of existence of a given order on V. By comparing the two version of BP to well-known algorithms we are able to prove the efficiency of BP in both contexts, provided that the order imposed on V is maintained. altre pubblicazioni: posizione professionale: VITTORIO LA TORRE (XXV) titolo della tesi: Neural networks, surrogate models and black box algorithms: theory and applications pubblicazione parziale: L obiettivo di questa tesi di dottorato è di analizzare e sviluppare metodi che sfruttino modelli surrogati, tra i quali soprattutto le macchine d apprendimento, ed di ideare nuove metodologie per migliorare le loro capacità predittive. In una prima fase saranno analizzati i principali modelli surrogati, tra i quali le reti neurali, le support vector machines, modelli di tipo kriging e le response surface methodologies. Allo scopo di espandere ulteriormente i campi di applicazione nei quali questi modelli surrogati possono essere utilizzati, una tipologia di algoritmi senza derivate di tipo black box è introdotta. In un primo momento, il metodo base per problemi di ottimizzazione continua non vincolata è introdotto. Dopo di che, questo metodo non vincolato è espanso, creando un metodo senza derivate per problemi con vincoli di box. Un ulteriore aggiunta è l introduzione della minimizzazione di variabili di tipo intero in tale strategia. Infine, un metodo per problemi black box robusta è anche introdotto. Un altro potente strumento utilizzato nella ricerca presentata è la dualità canonica. Questa teoria permette di ottenere, da un generale problema di ottimizzazione non lineare, un duale perfetto, nel senso che non c è duality gap tra i punti stazionari del problema primale ed i punti stazionari del problema duale. Questo potente strumento è utilizzato per riformulare il problema matematico dell addestramento delle radial basis functions neural networks nel suo corrispettivo duale, e quindi si propone una formulazione alternativa a quella già largamente utilizzata in letteratura. L ultima parte della tesi è incentrata sull uso di questi strumenti su problemi applicativi. La prima applicazione consiste nell utilizzare i metodi di tipo black box per svolgere più velocemente la fase di cross validation per l addestramento di modelli surrogati. Questo metodo prevede che i vari parametri dei metodi surrogati siano manipolati da un algoritmo senza derivate in maniera da trovare quelli che producono il modello con migliore precisione in meno tempo. Tale sperimentazione è condotta sulle support vector machines. La seconda applicazione consiste nell uso delle support vector machines nella previsione della concentrazione di ozono nella zona urbana di Roma. In questo lavoro le SVM vengono confrontate con la regressione multipla e dimostrano una superiore capacità predittiva. Questa superiore capacità predittiva è realizzata soprattutto sfruttando le capacità della SVM di approssimare le relazioni non lineari tra le variabili in entrata ed il risultato in uscita. Oltre a questo, viene introdotta una nuova classe di parametri per questo tipo di previsione, cioè i parametri temporali, quali ad esempio l ora del giorno o il giorno della settimana. Questi parametri, pur non essendo strettamente legati al fenomeno chimico che genera l ozono nell atmosfera, sono capaci di aiutare la previsione delle SVM perché approssimano l attività umana nell ambiente. Tale miglioramento della previsione però non si realizza per la regressione multipla, mostrando che questo tipo di metodi statistici non sembrano capaci di cogliere relazioni complesse e non lineari tra i parametri d ingresso e l uscita. La terza applicazione è un confronto tra le macchine di apprendimento quali multilayer NN, RBFNN e SVM e metodi statistici quali l ARIMA e l exponential smoothing, nel campo della previsione delle vendite in collaborazione con l azienda ACT solutions. Dai risultati ottenuti, emerge che in media le macchine d apprendimento mostrano previsioni migliori rispetto ai metodi statistici. L ultima parte della tesi è una collaborazione con l ST-Microelettronics di Catania per l ottimizzazione dei circuiti. L obiettivo di questo lavoro è di trovare una metodologia per accelerare la cosiddetta fase dell ottimizzazione dello yield. A questo scopo, sono utilizzate le SVM. In un primo momento sono compiuti svariati test per accertasi che le SVM sono modelli surrogati capaci di avere buone performance predittive in questo tipo di applicazione. A tale scopo le SVM sono testate su circuiti reali realizzati dalla ST-Microelettronics e confrontate con il corrente software commerciale utilizzato per la generazione di modelli surrogati. Dai risultati ottenuti, si evince che le SVM sono capaci di ottenere una previsione agli stessi livelli del benchmark. Una volta che ci si è accertati che le SVM sono capaci di ottenere una previsione soddisfacente, questi strumenti sono utilizzati nell ottimizzazione dello yield. A tale scopo le SVM sono unite a metodi di ottimizzazione black box. Durante i vari test, emerge che solo un modello locale, che quindi gestisce una quantità sufficientemente limitata di variabilità, è capace di ottenere una precisione sufficiente per essere utilizzato per tale problema. Per questa motivazione, le SVM e l algoritmo senza derivate sono integrati l uno con l atro allo scopo di ottenere la più alta accuratezza possibile. Come risultati si ottiene che il punto di design ottenuto ha performance comparabili con il benchmark usato nell industria, ma con un sensibile sforzo computazionale in meno. Oltre a questi test, un algoritmo di tipo derivative free, ma robusto è anche applicato. Questo algoritmo è lavora direttamente sulle simulazioni, quindi in genere richiede uno sforzo computazionale maggiore rispetto a quello integrato con le SVM, ma è capace di trovare una soluzione sensibilmente migliore non solo rispetto a quella trovata dal metodo con SVM e l algoritmo senza derivate, ma anche rispetto al software usato come benchmark. altre pubblicazioni: Journal Publications A. Ciccazzo, V. Latorre, G. Liuzzi, S Lucidi, F. Rinaldi. Derivative-free robust optimization for circuit design. Journal of Optimization Theory and Applications, Available at springer.com/article/ /s A. Ciccazzo, G. Di Pillo, V. Latorre. Support Vector Machines for Surrogate Modeling of Electronic Circuits., Neural Computing and Applications, Available at article/ %2fs V. Latorre, D. Y. Gao. Canonical Dual Solutions to Nonconvex Radial Basis Neural Network Opti- mization Problem. To appear, Neurocomputing, Preprint available at V. Latorre, S. Sagratella. Canonical Dual Approach for Contact Mechanics Problems with Friction. To appear, Mathematics and Mechanics of Solids, V. Latorre, D. Y. Gao. Canonical duality for solving general nonconvex constrained problems. Sub- mitted to Optimization Letters, Preprint available at G. Di Pillo, V. Latorre, S. Lucidi, E. Procacci. An application of Support Vector Machines to sales forecasting under promotions. Submitted to Neural Computing and Applications, V. Latorre, S. Sagratella Canonical Duality Theory Application to Affine Quasi-Variational Inequali- ties. Submitted to Journal of Global Optimization, V. Latorre, N. Ruan, D. Y. Gao. Unified Canonical Duality Methodology for Global Optimization.

17 Submitted to Computational Optimization and Applications, Conference Proceedings V. Latorre, D. Y. Gao. Canonical Duality for Radial Basis Neural Networks. Published in Proceedings of The Eighth International Conference on Bio-Inspired Computing: Theories and Applications (BIC- TA), A. Ciccazzo, G. Di Pillo, V. Latorre. Support Vector Machines for Real Consumer Circuits. Published in Proceedings of The Eighth International Conference on Bio-Inspired Computing: Theories and Applications (BIC-TA), V. Latorre, S. Sagratella. A Canonical Duality Approach for the Solution of Affine Quasi-Variational Inequalities. To appear, Proceedings of the Third World Congress on Global Optimization (WCGO), Technical Reports G. Di Pillo, V. Latorre, S. Lucidi, E. Procacci. An application of learning machines to sales forecasting under promotions. Available at option=com_docman&task=doc_view&gid=25&itemid=34. Papers in Progress V. Latorre, S. Lucidi, A. Pellicioni. Prediction of ozone pollutant by using support vector machines. A. Ciccazzo, G. Di Pillo V. Latorre. Black box optimization strategies and surrogate model for parametric yield optimization. V. Latorre, D. Y. Gao. Canonical Dual Convex Radial Basis Neural Networks. V. Latorre, S. Sagratella. A Primal-Dual Total Complementarity Function Based Method for Non-convex Optimization. posizione professionale: Assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Informatica, Automatica e Gestionale "A. Ruberti" GIANMARIA LEO (XXV) titolo della tesi: Solving hard instances of the stable set problem by equitable partions pubblicazione parziale: This thesis focuses on solving hard instances of the Maximum Stable Set Problem. The Maximum Stable Set Problem (MSSP) is one of the most widely studied problems in Operations Research, as it has important applications in many different scientific areas. It is well-known that the problem is NP-hard and it is as well extremely hard to approximate. While MSSP is solvable in polynomial time for certain classes of graphs (e.g. line graphs), it is in practice very challenging, and its solution requires quite advanced techniques, mainly from integer programming. In practice, the most effective algorithms for solving instances of MSSP are based on the branch-and- bound paradigm, often combined with some polyhedral combinatorics techniques. Branch-and-bound is a basic standard method for solving integer programs: it is based on an iterative procedure that first partitions the set of feasible solutions, as to obtain a set of more easily-solved subproblems, and then prunes the subproblems whose solutions are worse than the best solution found so far. Despite being quite effective for solving MSSP, branch-and-bound algorithms may suffer because they work with ILP relaxations which are either too weak at low computational cost, or very strong at unacceptable computational effort. Furthermore, instances with properties of symmetry or, more in general, integer programs with highly symmetric feasible regions, are challenging: this is because branch-and-bound might waste a lot of computation time, or even fail, due to the processing of equiva- lent subproblems. Techniques which have been proposed in the literature to address the latter problem can be classified in two categories. For certain classes of problems (e.g. coloring problems), an approach consists of reformulating the problem, usually by lifting the integer program to a higher dimension in which symmetry can be avoided. The other techniques are more general and allow to break symmetry by adding constraints or fixing variables, according to an off-line strategy (at the preprocessing step) or an on-line strategy (during the branch-and-bound process). In the thesis, in order to improve the computational efficiency of branch-and-bound algorithms and solve some hard instances for MSSP, we focus on a method that, on one hand, exploits the symmetry (if any) of a given MSSP instance, on the other partitions the graph into more manageable pieces. We in fact deal with a particular kind of partition which takes into account the properties of symmetry of a given graph: the equitable partition. An equitable partition of a graph is a partition of the vertices such that every two vertices belonging to a same class are adjacent to the same number of vertices of each cell. Every graph has a unique equitable partition which has the least number of classes, namely the coarsest equitable partition, and this partition can be computed in polynomial time. Our idea is that of associating to each equitable partition (e.g. the coarsest one) a suitable graph, that we call the EP-graph, that somehow summarizes the structure of the graph. From the topology of the EP-graph, we derive aggregate ILP formulations which provide upper bounds on the stability numbers of 1 the instances, and also rank inequalities which strengthen ILP formulations of MSSP. Note that both the aggregate formulations and the rank inequalities require the computation of stability numbers of some subgraphs induced by one or more classes of the coarsest equitable partition; however these subgraphs are usually highly symmetric and characterized by a small size and a simple structure, so the computation can be carried out by on-line symmetry-breaking methods, like orbital branching. Furthermore, generating aggregate formulations constraints and rank inequalities from partitions of instances has the advantage of easily performing a parallel optimization of these subgraphs. We show that our methods allow to solve to optimality some classes of hard instances from the DIMACS benchmark, named KELLER and MANN, by processing only a few nodes in the banch-and- bound tree. Moreover, we get good results for a class of instances from the SLOAN stable set challenge, namely the 1ZC-class. In particular, these graphs arise from coding theory and are considered to be hard instances since no optimal solutions are known for some of them. Our methods allow to highly improve current upper bounds and certify optimality for the graph which is defined as the most wanted instance of the 1zc-class. altre pubblicazioni: G. Leo, Solving hard instances of the maximum stable set problem by equitable partitions (PhD Thesis), PADIS La Sapienza University of Rome, April G. Leo, G. Oriolo, F. Rossi, S. Smriglio, On the solution of some hard instances of the Maximum Stable Set Problem, Proceedings of AIRO 2012 (Graph Algorithms and Optimization), September L. Adacher, M. Flamini, G. Leo, G. Nicosia, A. Pacifici, V. Piccialli, Proceedings of the 10th Cologne-Twente Workshop on graphs and combinatorial optimization. Extended Abstracts, June posizione professionale: SIMONE SACRATELLA (XXV) titolo della tesi: Solution methods for quasi variational inequalities pubblicazione parziale: altre pubblicazioni: F. Facchinei, C. Kanzow, S. Sagratella: Solving Quasi-Variational Inequalities via their KKT-Conditions. Preprint 305, Institute of Mathematics, University of Wuerzburg, Wuerzburg (January 2012), submitted to Mathematical Programming [2] F. Facchinei, C. Kanzow, S. Sagratella: QVILIB: A Library of Quasi-Variational Inequality Test Problems. Preprint 308, Institute of Mathematics, University of Wuerzburg, Wuerzburg (March 2012), submitted to Pacific Journal of Optimization [3] A. Dreves, F. Facchinei, C. Kanzow, S. Sagratella: On the Solution of the KKT Conditions of Generalized Nash Equilibrium Problems. SIAM J. Optim. 21, pp (2011) [4] F. Facchinei, S. Sagratella: On the computation of all solutions of jointly convex generalized Nash equilibrium problems. Optim. Lett. 5, pp (2011) [5] F. Facchinei, L. Lampariello, S. Sagratella: Recent advancements in the numerical solution of generalized Nash equilibrum problems. In Recent advances in nonlinear optimization and equilibrium problems: a tribute to Marco D Apuzzo, Quaderni di Matematica, vol. 27 (V. De Simone, D. di Serafino and G. Toraldo eds.), Dipartimento di Matematica, Seconda Universit`a di Napoli (to appear) %0 Book Section %T Segmentation Based Pattern Recognition for Peri-Urban Areas in X Band SAR Images %A Cafaro, Bruno %A Canale, Silvia %A De Santis, Alberto %A Iacoviello, Daniela %A Pirri, Fiora %A Sagratella, Simone %B Topics in Medical Image Processing and Computational Vision %P %D 2013 %I Springer Netherlands posizione professionale: Asssegno post doc biennale presso il Dipartimento di Ingegneria Informatica, Automatica e Gestionale "A. Ruberti" ANDREA ABELLI (XXV) titolo della tesi: Adaptic optics control design: from linear to nonlinear pubblicazione parziale: Il dottorando Andrea Abelli ha completato il proprio programma di studio e di ricerca nell ambito dal Dottorato in Ingegneria dei Sistemi. Il dott. Abelli ha partecipato al Dottorato nel contesto del Programma ELISA, per il Doppio Diploma, essendo iscritto alla Ecole Doctorale en Sciences Fondamentale set Appliquées dell Università di Nice Sophia Antipolis. L attività di ricerca condotta ha riguardato l applicazione delle tecniche del controllo ottimo all ottica adattativi e lo sviluppo di metodi di identificazione mediante i nuclei riproducenti con applicazione al controllo adattativo. I risultati conseguiti sono di interesse, soprattutto da un punto di vista applicativo, ed hanno dato luogo a quattro pubblicazioni su atti di conferenze internazionali. Durante il triennio di dottorato il dott. Abelli ha anche mostrato notevoli capacità di collaborazione con specialisti europei dell ottica dei telescopi di grandi dimensioni con i quali ha collaborato. Alla luce delle

18 suddette valutazioni, il giudizio conclusivo sulla sua attività di dottoranda è buono. altre pubblicazioni: 1. A. Abelli, A. Ferrari, S. Monaco, C. Richard : Adaptive inverse control using kernel identification. Proc. Accepted American Control Conference, Montreal, Canada, June 2012,, ISSN : , Print ISBN: J.-P. Folcher, A. Abelli, A. Ferrari and M. Carbillet: Classical adaptive optics: disturbance rejection control; SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation, San Diego, California, USA, J.-P. Folcher, A. Abelli, A. Ferrari and M. Carbillet: Some results on disturbance rejection control for an adaptive optics system; SF2A 2010, Société Francaise d Astronomie et d Astrophysique. 4. J.-P. Folcher, M. Carbillet, A. Abelli and A. Ferrari: Performance of LQG-based control for AO: a numerical analysis; SPIE Astronomical Telescopes and Instrumentation, Montréal, Canada, J.-P. Folcher, M. Carbillet, A. Ferrari and A. Abelli: Adaptive Optics Feedback Control; EDP Sciences, A. Abelli, A. Ferrari and S. Monaco: Bayesian Adaptive Inverse Control: Theory and Applications; Asian Journal of Control posizione professionale: Ricercatore presso il United Technology Researc Center - Ireland - DANIELE PUCCI (XXV) titolo della tesi: Towards an unified approach for the control of aerial vehicles pubblicazione parziale: Il dottorando Daniele Pucci ha completato il proprio programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi. Il dott. Pucci ha partecipato al Dottorato nel contesto del Programma ELISA, per il Doppio Diploma, essendo iscritto allla Ecole Doctorale des Sciences et Technologies de la Communication dell Università di Nice Sophia Antipolis. La ricerca condotta si articola su tre fronti: la modellistica e il controllo di aeromobili, in particolare trattando gli aspetti complessi connessi alla presenza della reazione aerodinamica nella estensione di alcuni recenti metodi ci controllo non lineare, lo sviluppo di un sistema di controllo per la densità del plasma in macchine per la produzione di energia mediante fusione nucleare. I risultati conseguiti, in particolare quelli relativi alla modellistica delle condizioni di volo di aeromobili presentano aspetti originali e appaiono interessanti anche nel contesto applicativo della robotica mobile. Essi hanno dato luogo a due pubblicazioni su rivista internazionale e cinque pubblicazioni su atti di conferenze internazionali. Durante il triennio di dottorato il dott. Pucci ha dimostrato notevole attitudine al lavoro di ricerca sia a livello teorico che applicativo,distinguendosi per l elevato grado di autonomia e pro positività. Alla luce delle suddette valutazioni, il giudizio conclusivo sulla sua attività di dottorando è molto positivo. altre pubblicazioni: 1. Boncagni L., Pucci D., Piesco F., Zarfati E., Mazzitelli G., Monaco S. : A control approach for plasma density in tokamak Machines, Fusion Engineering and Design, 88 (2013), pp , 2013, 2. Boncagni L., Pucci D., Monaco S., et alii, Firsts steps in the FTU migration towards a modular and distributed real-time control architeture based on MARTe, IEEE Transactions on Nuclear Sciences, vol.58, n.4, pp , Digital Object Identifier: /TNS , Part 1, Pucci, D., T. Hamel, P. Morin, and C. Samson. Nonlinear Control of Aerial Vehicles Subjected to Aerodynamic Forces. Proceedings 52nd IEEE Conference on Decision and Control, CDC 2013, Pucci, D., L.Marchetti, and P. Morin. Nonlinear Control of Unicycle-like Robots for Person Following. Proceedings IEEE International Conf. on Intelligent Robots and Systems (IROS), Pucci, D. (2012). Flight dynamics and control in relation to stall. In IEEE American Control Conf. (ACC), pages Pucci, D., Hamel, T., Morin, P., and Samson, C. (2011). Nonlinear Control of PVTOL Vehicles subjected to Drag and Lift. In IEEE Conf. on Decision and Control, pages Pucci, D., Hamel, T., Morin, P., and Samson, C. (2012). Modeling for control of symmetric aerial vehicles subjected to aerodynamic forces. arxiv, Pucci, D., Hamel, T., Morin, P., and Samson, C. (2013). Modeling for control of symmetric aerial vehicles subjected to aerodynamic forces. Submitting to Journal Guidance, Control and Dynamics. posizione professionale: Ricercatore all' IIT di Genova. SILVIA PARIS (XXVI) titolo della tesi: Sparsity-based detection strategies for faint signal in noise. Application to astrophisical hyperspectral data. Ai sensi del Regolamento di Ateneo in Materia di dottorato di ricerca la tesi integrale è stata depositata nell archivio digitale PADIS. pubblicazione parziale: La dottoranda Paris Silvia ha completato il proprio programma di studio e di ricerca nell ambito dal Dottorato in Ingegneria dei Sistemi. La dott.ssa Paris ha partecipato al Dottorato nel contesto del Programma ELISA, per il Doppio Diploma, essendo iscritta alla Ecole Doctorale en Sciences Fondamentale set Appliquées dell Università di Nice Sophia Antipolis. L attività di ricerca condotta ha riguardato la messa a punto e lo sviluppo di tecniche di analisi iper spettrali per l acquisizione di segnali deboli con particolare riferimento alle applicazioni astrofisiche. I risultati conseguiti sono di notevole interesse sia dal punto di vista metodologico che applicativo ed hanno dato luogo a otto pubblicazioni di cui due su rivista. Durante il triennio di dottorato la dott.ssa Paris ha anche mostrato notevoli capacità di collaborazione con specialisti del settore con i quali ha collaborato. Alla luce delle suddette valutazioni, il giudizio conclusivo sulla sua attività di dottoranda è molto buono. altre pubblicazioni: 1. S. Paris, D. Mary and A. Ferrari. Composite Hypothesis Tests for Sparse Parameters. In Statistical Signal Processing Workshop (SSP), 2011 IEEE, pages , S. Paris, D. Mary and A. Ferrari. PDR and LRMAP detection tests applied to massive hyperspectral data. In Computational Advances in Multi-Sensor Adaptive Processing (CAMSAP), th IEEE International Workshop on, pages 93 96, S. Paris, D. Mary and A. Ferrari. Detection tests using sparse models, with application to hyperspectral data. IEEE Trans. Signal Processing, vol. 61, no. 6, pages , S. Paris, D. Mary and A. Ferrari. Sparsity-based composite detection tests. Application to astrophysical hyperspectral data. In 19th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2011), pages , S. Paris, D. Mary and A. Ferrari. Sur des tests d hypothèses composites pour des paramètres parcimonieux. In XXIII Colloque GRETSI, S. Paris, D. Mary and A. Ferrari. MAP-based sparse detection strategies. Application to the hyperspectral data of the MUSE instrument. In Conference on AstronomicalData Analysis, (ADA 7), S. Paris, R.F.R. Suleiman, D. Mary and A. Ferrari. Constrained Likelihood Ratios for detecting sparse signals in highly noisy 3D data. In IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), page Accepted, posizione professionale: ANDREA FIASCHETTI (XXV) titolo della tesi: Control algorithms and architectures for Resource Management in Multi-Layered Systems: Application to SatCom, Security and Manufacturing Domains pubblicazione parziale: Il dottorando Fiaschetti Andrea ha completato il proprio programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi. La ricerca condotta si articola su tre fronti: la gestione delle risorse in reti di comunicazione satellitare, la modellazione e il controllo di sistemi embedded per applicazioni di sicurezza e le architetture cognitive per il manifacturing. In ciascuno dei temi il candidato ha proposto soluzioni innovative che si ispirano ai metodi dell ottimizzazione e dell analisi dei sistemi ibridi e del controllo gerarchico. algoritmi nella gestione di risorse in reti di comunicazione satellitari con particolare riferimento all allocazione della capacità o della banda di trasmissione tra più utenti. Essi hanno dato luogo a numerosi lavori: 9 pubblicati in atti di conferenze internazionali, un capitolo di libro e 4 in corso di valutazione per la pubblicazione su rivista. Alla luce delle suddette valutazioni, il giudizio conclusivo sulla sua attività di dottorando è molto positivo. altre pubblicazioni: 1. Pietrabissa A. Fiaschetti A. "Dynamic uplink frame optimization with ACM in DVB-RCS2 satellite networks" International Journal of Satellite Communications and Networking (John Wiley & Sons, Inc., USA), Vol. 31, Issue: 3, May/June 2013, pp , doi: /sat Fiaschetti A., Suraci V., Delli Priscoli F., Taglialatela A., Semantic technologies to model and control the composability of complex systems: a case study, Book chapter of Semantics: Theory, Logic and Role in Programming, Nova Publisher, Fiaschetti A., Fiaschetti M., Pietrabissa A., Petrone M. Congestion Pricing for Dynamic Bandwidth Allocation in Satellite Networks: a Game-Theoretic Approach, Proceedings of IEEE International Conference in Europe about Space and Satellite Communications (ESTEL2012), Oct. 2-5, Rome, Pietrabissa A., Fiaschetti A. Dynamic Uplink Frame Optimization with ACM in DVB-RCS2 Satellite Networks, Proceedings of IEEE International Conference in Europe about Space and Satellite Communications (ESTEL2012), Oct. 2-5, Rome, Fiaschetti A., Suraci V.,

19 Delli Priscoli F. The SHIELD Framework: how to control Security, Privacy and Dependability in Complex Systems, Proceedings of IEEE Workshop on Complexity in Engineering (COMPENG2012), June 11-13, Aachen, Suraci V., Fiaschetti A., Anzidei G., "Design and implementation of a service discovery and composition framework for security, privacy and dependability control", Future Network & Mobile Summit 2012, July 2012, Berlin, Germany. 7. Fiaschetti A., Losquadro G., Petrone M., Tomasicchio G., "A resource managment architecture for multimedia satellite systems with mesh connectivity, 17th Ku/Ka band conference, Oct Palermo, Italy 8. Fiaschetti A., Lavorato F., Suraci V., Palo A., Taglialatela A., Morgagni A., Baldelli A., Flammini F., On the use of semantic technologies to model and control Security, Privacy and Dependability in complex systems Proc. Of 30th International Conference on. Computer Safety, Reliability and Security (SAFECOMP 11), Sep Naples, Italy. 9. Pietrabissa A., Fiaschetti A., An Innovative Optimal Approach to Slotted-ALOHA Random Access Protocol, Proc. 5th Advanced Satellite Multimedia Systems Conference (ASMS 10), Cagliari, IT, Fiaschetti A., Pimpinella L., Pietrabissa A., A Cross-Layer Approach to Dynamic Bandwidth Allocation in Satellite Networks, Proc. of 2nd International ICST Conference on Personal Satellite Services (PSATS 09), Feb De Carli A., Fiaschetti A., Prefazione al libro: Comunicazione Industriale di Armando Martin, Editoriale Delfino, 2010 posizione professionale: Posizione a tempo indeterminato Ingegnera in Tales Alenia Spazio. GUIDO ODDI (XXV) titolo della tesi: Reinforcement Learning and Cooperative Receding Horizon approaches for the routing problem pubblicazione parziale: Il dottorando Guido Oddi ha completato il proprio programma di studio e di ricerca nell ambito del Dottorato in Ingegneria dei Sistemi. I temi di ricerca sviluppati hanno riguardato le tecniche avanzate di controllo e ottimizzazione per la gestione delle risorse nei sistemi di telecomunicazione, lo sviluppo di algoritmi per il routring in reti mobili, sull applicazione di tecniche di ottimizzazione alla gestione di una flotta di veicoli che operano in condizioni di emergenza sanitaria. I risultati conseguiti presentano numerosi contributi originali sia per quanto concerne la ricerca applicata al contesto delle reti e delle applicazioni al campo della telemedicina sia per quanto concerne la ricerca metodologica nell ambito della teoria della modellistica e degli algoritmi di ottimizzazione. Essi hanno dato luogo a due lavori pubblicati e a due lavori in corso di pubblicazione su riviste scientifiche, nonché a numerose comunicazioni a congressi internazionali. Durante il triennio di dottorato il dott. Oddi ha dimostrato ottime capacità di studio e di ricerca e notevole attitudine al dialogo e alla collaborazione con specialisti di settori non ingegneristici, quale quello medico. Alla luce delle suddette valutazioni, il giudizio conclusivo sulla sua attività di dottorando è molto positivo. altre pubblicazioni: 1. D. Macone, G. Oddi, A. Pietrabissa, "MQ-Routing: Mobility-, GPS- and energy-aware routing protocol in MANETs for disaster relief scenarios, Ad Hoc Networks", Volume 11, Issue 3, May 2013, Pages , ISSN D. Macone, G. Oddi, A. Palo, V. Suraci, "A Dynamic Load Balancing Algorithm for Quality of Service and Mobility Management in Next Generation Home Networks", Telecommun Syst (Springer. 3. G. Oddi, M. Panfili, A. Pietrabissa, V. Suraci, L. Zuccaro, "A resource allocation algorithm of multi-cloud resources based on Markov Decision Process", 5th IEEE International Conference on Cloud Computing Technology and Science (IEEE CloudCom 2013), 2-5 December 2013, Bristol, UK. 4. P. Rodrigues, A. Oliveira, R. Mendes, F. Alvarez, M. Crosnier T. Vladimirova, F. Delli Priscoli, G. Oddi, A. Pietrabissa, "Wireless Sensor Networks for Moon Exploration", 64th International Astronautical Congress, Beijing, China, G. Oddi, M. Castrucci, V. Suraci, "Middleware for Quality of Service management in Home Networks: UPnP-QoS framework integration with the Inter-MAC layer and the Next Generation Network", accepted for publication to Telecommunication Systems Journal, Special Issue on Middleware, Operating Systems and Applications, S. Canale, F. Costa, F. Delli Priscoli, P. De Stefanis, D. Macone, S. Mignanti, G. Oddi, L. Piazzo, A. Sassano, The Bravehealth Software Architecture for the Monitoring of Patients Affected by CVD, accepted for publication to the 5th International Conference on ehealth, Telemedicine, and Social Medicine (etelemed 2013), 24th February 1st March, 2013, Nice, France. 7. S. Canale, F. Delli Priscoli, G. Oddi, A. Sassano, S. Mignanti "A rule-based Approach for Medical Decision Support", accepted for publication to the Fifth International Conference on ehealth, Telemedicine, and Social Medicine (etelemed 2013), 24th February 1st March, 2013, Nice, France. 8. L. Piazzo, F. Delli Priscoli, G. Oddi, D. Macone, S. Mignanti, "An Electrocardiogram (ECG) Signal Processing Algorithm for Heart Parameters Estimation based on QRS Complex Detection", accepted for publication to the 6th International Joint Conference on Biomedical Engineering Systems and Technologies (BIOSTEC 2013), 11th-14th February, 2013, Barcelona, Spain. 9. G. Oddi, A. Pietrabissa, "A distributed multi-path algorithm for wireless ad-hoc networks based on Wardrop routing", 21st Mediterranean Conference on Control and Automation (MED'13), June 25-28, 2013, Crete, Greece. G. Chini, G. Oddi, A. Pietrabissa, An Adaptive Cooperative Receding Horizon controller for the multivehicle routing problem, Technical Report n 8, 2012, Department of Computer, Control, and Management Engineering Antonio Ruberti, University of Rome Sapienza ; 10. G. Oddi, D. Macone, A. Pietrabissa, F. Liberati, "A proactive link-failure resilient routing protocol for MANETs based on reinforcement learning", 20th Mediterranean Conference on Control & Automation (MED) 2012, 3-6 July 2012, doi: /MED M. Castrucci, G. Oddi, G. Tamea, V. Suraci, "Application QoS management and session control in a heterogeneous home network using Inter-MAC layer support" Future Network and Mobile Summit, 2010, June 2010, ISBN: V. Suraci, G. Oddi, N. Mattiacci, A. Angelucci, "Admission Control and Drop strategies in a UPnP-QoS controlled home network", IEEE 21st International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), Sept. 2010, doi: /PIMRC V. Suraci, A. Cimmino, R. Colella, G. Oddi, M. Castrucci, "Convergence in Home Gigabit Networks: Implementation of the inter-mac layer as a pluggable kernel module" IEEE 21st International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) 2010, Sept. 2010, doi: /PIMRC posizione professionale: ROBERTA DE ASMUDIS (XXVI) titolo della tesi: New gradient methods: spectral properties and steplength selection Ai sensi del Regolamento di Ateneo in Materia di dottorato di ricerca la tesi integrale è stata depositata nell archivio digitale PADIS. pubblicazione parziale: In the last 25 years the interest in gradient methods has been renewed after the publication of a pioneering paper by Barzilai and Borwein, where a novel strategy for choosing the steplength was proposed. This opened the way to other steplength selection rules, and first order methods for continuous nonlinear optimization returned on the scene, becoming a valid and useful tool for applications. As a matter of fact, gradient methods can be successfully applied to certain ill-posed inverse problems, arising, e.g., in image processing; furthermore, the low computational cost of gradient methods makes them suitable for other large-scale problems, e.g., in machine learning and data mining. It has become increasingly clear that the critical issue in gradient methods is the choice of the steplength, whereas using the gradient as search direction may lead to e ective algorithms. In particular, the Cauchy steplength, henceforth denoted by SD, generally k produces very slow convergence, but, on the other hand, it can provide spectral information on the Hessian matrix of the problem, which can be put somehow in an algorithmic framework to construct faster gradient methods. This work mainly focuses on gradient methods for the unconstrained minimization problem minimize 1 xt Ax bt x, x2rn 2 where A 2 Rn n is symmetric positive-definite and b 2 Rn. This simple setting not only allows the study of the relevance of the eigenvalues of the Hessian of the objective function to the considered methods, highlighting the e ects of a particular steplength instead of another, but it is also of practical importance, since it arises in many applications, e.g., in image processing and compressed sensing. Furthermore, it provides the basis for the development of gradient methods for constrained problems and it paves the way for the the minimization of general non-quadratic functions. This thesis, starting from the classical Steepest Descent (SD) method by Cauchy, and going through the most recent and competitive gradient methods, investigates how the spectral properties associated with the SD method, if suitably used to build some special steplengths, can influence the performance of the method, dramatically improving its poor original behavior. In this framework, two new methods are presented and analyzed, the Steepest Descent method with Alignment (SDA) and the Steepest Descent method with Constant steplength (SDC). Both of them share the idea of fostering a selective elimination of the components of the gradient along the eigenvectors of the Hessian matrix A, thus pushing the search in subspaces of smaller dimensions, and speeding up the convergence of the method. This selective elimination is based on new steplength selection rules, which alternate, in a cyclic way, sequences of Cauchy steplengths with sequences of constant steplengths containing spectral information on the Hessian. More in detail, the SDA method alternates a sequence of Cauchy steps with a sequence of constant steps built from the formula SDA 1 1!1 (1) k = SD+ SD, k1 k 1 where k refers to the last computed Cauchy step. Under non-restrictive

20 assumptions, it has been proved that the SDA method tends to align the search direction with the eigendirection of A corresponding to the minimum eigenvalue, forcing the algorithm search into a one-dimensional subspace, and hence escaping from the zigzagging behaviour of the classical SD method [1]. Similarly, the SDC methods exploits the Yuan steplength formula1 Y 0 vu ut 1 1! 2 k g k k (2) k SD SD +4 SDkg k2 + SD + SDA, k1k k1k1k1k in a cyclic framework, in which a sequence of SD iterates is alternated with a sequence of steps using constant steplengths computed by using that formula, where k refers to the last SD iterate. By studying the asymptotic behaviour of the Yuan steplength, it has been shown that the SDC method has the ability of pushing toward zero the eigencomponents of the gradient in a selective way, proceeding from the component associated with the largest eigenvalue to that associated with the smallest one [2]. Extensive numerical experiments have been performed with the SDA and the SDC methods. They show that both methods are highly competitive with the fastest methods among the gradient ones; in particular, SDC clearly appears superior as the Hessian condition number and the accuracy requirement increase. We note that the behaviour of the two proposed methods is di erent from that of other ecient gradient methods, where the ability to reduce all the eigencomponents at the same rate has been experimentally observed and considered as one of the main reasons for their e ectiveness. Furthemore, the elimination path followed by the SDC method produces a regularizing e ect on certain ill-posed inverse problems. Therefore, in the fi- nal part of this dissertation, the application of the SDC method to image denoising and deblurring problems has been analysed. In particular, it has been observed that the SDC method tends to reconstruct the solution of the selected ill-posed problems giving pref- erence to the significant components of the solution, thus showing an implicit filtering e ect and allowing to obtain a good reconstructed image with resonable computational eciency [3]. Future work will address the development of projection techniques to be combined with the proposed methods, to solve constrained problems. This will be useful, e.g., in image reconstruction, where non-negativity constraints are often considered. References. [1] Roberta De Asmundis, Daniela di Serafino, Filippo Riccio, and Gerardo Toraldo. On spectral properties of steepest descent methods. IMA Journal of Numerical Analysis, 33: , [2] Roberta De Asmundis, Daniela di Serafino, and Gerardo Toraldo. An ecient gradient method using the Yuan steplength. Submitted, [3] Roberta De Asmundis, Daniela di Serafino, Germana Landi, and Gerardo Toraldo. On the regularizing e ects of some new gradient methods with application to image restoration problems. In preparation, Yuan, Y. (2006) A new stepsize for the steepest descent method. J. Comp. Math., 24, altre pubblicazioni: Roberta De Asmundis, Daniela di Serafino, Filippo Riccio, and Gerardo Toraldo, On spectral properties of steepest descent methods, IMA Journal of Numerical Analysis (2013), 33, (4): Roberta De Asmundis, Daniela di Serafino, and Gerardo Toraldo, An efficient gradient method using the Yuan steplength, submitted. Available on Optimization Online, Donato Di Paola, Roberta De Asmundis, Andrea Gasparri, and Alessandro Rizzo,Decentralized topology control for robotic networks with limited field of view sensors, American Control Conference (ACC), 2012, , June Petros Xanthopoulos, Roberta De Asmundis, Mario Rosario Guarracino, Georgios Pyrgiotakis, and Panos M. Pardalos, Supervised Classification Methods for Mining Cell Differences as Depicted by Raman Spectroscopy, Computational Intelligence Methods for Bioinformatics and Biostatistics, Lecture Notes in Computer Science, Volume 6685, 2011, Roberta De Asmundis, Mario Rosario Guarracino, Mathematical Models of Supervised Learning and Application to Medical Diagnosis, Optimization and Data Analysis in Biomedical Informatics, Fields Institute Communications, Volume 63, 2012, Danilo Abbate, Roberta De Asmundis and Mario Rosario Guarracino, Prior Knowledge in the Classification of Biomedical Data, Advances in Intelligent and Soft Computing, 2010, Volume 77, Combining Soft Computing and Statistical Methods in Data Analysis, Pages 1-8 posizione professionale: RENATO MARI (XXVI) titolo della tesi: Integer Bilevel Linear Programming Problems: New Results and Applications Ai sensi del Regolamento di Ateneo in Materia di dottorato di ricerca la tesi integrale è stata depositata nell archivio digitale PADIS. pubblicazione parziale: Bilevel programming problems have received an increasing attention in the last two decades. Many papers, surveys and research activities are focused on this topic as it represents a novel and interesting approach to model a wide range of real life applications even if it is still a very challenging problem for which only a small subclass of instances, with particular properties, can be efficiently solved. Bilevel programming problems were historically introduced to model defense problems and optimization problems in multilevel organizations. The general framework of a multilevel programming problem is the presence of multiple decision makers with conflicting objectives in a no cooperative scenario and, unlike classical multiobjective optimization problems, there is an explicit hierarchical relationship among them. A classical single level optimization problem is not able to capture the conflicting nature of objectives involved and may not be realistic. In this dissertation we focus on the bilevel programming problems in which only two decision makers are considered. For the sake of clearness, the first player is called leader and the second player is called follower. The leader is the first decision makers who plays knowing the rational reaction of the follower and taking it into account. The follower reacts to the leader's decision trying to optimize his/her objective function. The resulting problem is an optimization problem in which the leader's feasible set is defined by a set of constraints but also by the follower's optimization problem and this nestled structure is typical of bilevel problems and show why they are inherently hard to solve. Among bilevel programming problems an interesting subclass is formed by problems in which all the functions are linear. These kind of problems, which are the most studied in the literature, are known as Bilevel Linear Programming Problems (BLPs). There are several theoretical results on BLPs in which all the variables are continuous and many solution methods have been developed and successfully applied to real applications. Conversely, the integer case has not been sufficiently investigated and there are only few preliminary results and methods designed to solve special cases. The main focus of this dissertation are BLPs in which a subset or all the variables are integer. Despite this class of problems can be used to model a very large number of optimization problems with a combinatorial structure, very efficient methods to cope with general large size applications have not been developed yet. In this work we start from some existing results in order to improve the performance of methods proposed in the literature and we also present novel approaches that are remarkable improvements in the state of the art of BLPs. In the first part of this dissertation we introduce the main properties and the existing results on BLPs. The central part of this work is composed of two parts. In the first we investigates discrete BLPs in which the leader's variables are integer. This class of problems is also known as Discrete-Continuous Bilevel Linear Problems (DCBLPs). It is known that such problems are equivalent to continuous linear bilevel problems in which the integrality requirements are relaxed and the leader's objective function is modified including a concave penalty function weighted by a parameter. The equivalence holds for a sufficiently large value of the parameter and a valid lower bound for the latter is known in the literature. We provide an improvement of this lower bound and assess the impact of the new lower bound on a set of test problems in terms of efficiency. Furthermore we propose a valid inequality for a generic DCBLP. The basic idea to compute this valid inequality is to relax the DCBLP, analyze the geometry of its feasible set, that has well known properties, and then obtain information on the bilevelfeasible solutions of the DCBLP. By solving an auxiliary bilevel linear problem it is possible to derive a lower bound on the value of the follower's objective function and then reformulate the original problem taking into account this bound. In the second part we investigates discrete BLPs in which all the variables are integer. This class of problems is also known as Discrete Bilevel Linear Problems (DBLPs). We explain why classical branch and bound methods fails with DBLPs. We propose two new branch and cut methods and compare them to another existing method. The first branch and cut approach is based on the same idea above mentioned for DCBLPs which is properly modified. The second algorithm is based on a new valid inequality which eliminates an integer solution every time it is proved not to be bilevel-feasible. This valid inequality is a non linear constraint which can be linearized introducing a further follower problem in the original formulation. Finally a heuristic approach is proposed which exploits and readapts some geometric properties of the feasible set of a relaxed DBLP in order to find a good solution in a reasonable time. In the final section we give a flavor of some possible applications of bilevel programming in the field of Operation Management. Two interesting applications of bilevel programming with integer variables are addressed. In the first application we study a specific Grid scheduling problem. A set of independent tasks is submitted to a Grid External Scheduler (ES) and have to be assigned by the ES to a set of Grid computing sites, each one controlled by a Local Scheduler (LS), for their execution. The ES can decide to accept a task and assign it to a LS or to refuse the task: in the first case a penalty cost is paid only if the completion time exceeds the task due date, i.e. there is a positive tardiness, while in the second case a rejection cost is paid. While the ES looks for executing the submitted tasks over the Grid minimizing the total cost for rejecting or delaying tasks, the goal of each LS is maximizing computational resource usage efficiency. This problem has a clear hierarchical structure in which the two decision makers have different objectives and their decisions mutually affect to each other. We model this problem by means of bilevel programming with integer variables in the leader's and

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