Laurea Magistrale in Informatica A.A. 2012/2013

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1 Laurea Magistrale in Informatica A.A. 2012/2013

2 Scopo della Laurea Magistrale in Informatica Approfondire alcune aree fondamentali dell informatica Algoritmi Calcolabilità Linguaggi di Programmazione Fornire conoscenze avanzate in alcune aree con forti competenze locali Intelligenza Artificiale Linguaggi Sistemi Due interi trimestri per una tesi originale, teorica o applicativa

3 Laurea Magistrale in Informatica 120 CFU in totale Due insegnamenti obbligatori per tutti (2 10 CFU) Insegnamenti di informatica Tre insegnamenti principali da 8 CFU (sceglierne almeno 1) Altri insegnamenti da 6 CFU Insegnamenti affini (2 x 6 CFU) Insegnamenti (alcuni mutuati dalla LM in Matematica) di ambito matematico da 6 CFU Insegnamento di Bioinformatica da 6 CFU Tesi (36 CFU + 2 CFU di tirocinio) 12 CFU a libera scelta (ma coerenti)

4 Corsi obbligatori per tutti Linguaggi di Programmazione (10 CFU) Ulteriori paradigmi di programmazione e loro trattazione generale Docente: Gilberto Filè Computabilità e Algoritmi (10 CFU) Approccio sistematico alla costruzione di algoritmi efficienti e comprensione dei limiti dell Informatica Docenti: Paolo Baldan, Livio Colussi

5 Insegnamenti nell area Intelligenza Artificiale Profilo professionale Esperti nello sviluppo e gestione di sistemi adattativi e autonomi per la soluzione di problemi complessi Insegnamento da 8 CFU Intelligenza Artificiale Insegnamenti da 6 CFU Apprendimento Automatico Data Mining Information Retrieval (mutuato dalla LM in Scienze Statistiche) Sistemi con Vincoli Analisi Numerica (affine, mutuato da Calcolo Numerico e Programmazione, LM in Astronomia) Bioinformatica (affine) Metodi e Modelli per l Ottimizzazione Combinatoria (affine)

6 Insegnamenti nell area Linguaggi Profilo professionale Esperti di linguaggi e tecniche per lo sviluppo, l analisi e la verifica di sistemi complessi Insegnamento da 8 CFU Analisi Statica e Verifica del Software Insegnamenti da 6 CFU Algoritmi di Approssimazione Linguaggi e Modelli per il Global Computing Linguaggi di Programmazione Avanzati Crittografia (affine) Fondamenti Logici dei Linguaggi Funzionali (affine)

7 Insegnamenti nell area Sistemi Profilo professionale Esperti nello sviluppo e gestione di sistemi complessi Insegnamento da 8 CFU Sistemi concorrenti e distribuiti Insegnamenti da 6 CFU Amministrazione di Sistema Reti Wireless Sicurezza Sistemi Real-Time Sistemi Ipermediali Tecnologie Web 2 Analisi Numerica (affine, mutuato da Calcolo Numerico e Programmazione, LM in Astronomia) Crittografia (affine)

8 Altri insegnamenti Tecnologie Open-Source Logica 2 (affine, mutuato da Logica Matematica 2, LM in Matematica)

9 I anno I trimestre CFU II trimestre CFU III trimestre CFU Linguaggi di programmazione Sistemi concorrenti e distribuiti Analisi statica e verifica del software 10 Computabilità e algoritmi 10 8 Intelligenza artificiale 8 8 Bioinformatica 6 Apprendimento automatico Amministrazione di sistema Linguaggi di programmazione avanzati Crittografia 6 Data mining 6 Sicurezza 6 Fondamenti logici dei linguaggi funzionali 6 Linguaggi e modelli per il global computing Sistemi ipermediali 6 Sistemi real-time 6 insegnamenti mutuati I semestre CFU Analisi Numerica 6 Logica Sistemi con vincoli 6 Tecnologie opensource Tecnologie Web 2 6

10 II anno I trimestre CFU II trimestre CFU III trimestre Algoritmi di approssimazione Metodi e modelli per l'ottimizzazione combinatoria 6 TESI 6 Corsi a libera scelta 12 Reti wireless 6 insegnamenti mutuati Information retrieval 6

11 Risorse Sito corsi di laurea Siti dei corsi sulle pagine dei docenti CCS Informatica Rappresentanti studenti: Gasperin Gianluca Mularoni Nicola Pasinato Andrea Simeoni Alberto Ziccardi Marco

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14 Laurea Magistrale in Informatica A.A. 2012/2013 Area Intelligenza Artificiale

15 Area Intelligenza Artificiale Profilo professionale Esperti nello sviluppo e gestione di sistemi adattativi e autonomi per la soluzione di problemi complessi Insegnamento principale (8 CFU) Intelligenza Artificiale Altri insegnamenti (6 CFU) Information Retrieval (mutuato da LM Scienze Statistiche) Apprendimento Automatico Sistemi con Vincoli Bioinformatica (affine) Analisi Numerica (affine, mutuato da Calcolo Numerico e Programmazione, LM in Astronomia) Data Mining Metodi e Modelli per l Ottimizzazione Combinatoria (affine)

16 Intelligenza Artificiale Docenti: Francesca Rossi, Alessandro Sperduti Il corso si propone di fornire nozioni fondamentali su alcuni degli approcci principali, all'interno della Intelligenza Artificiale, per la soluzione di problemi difficili

17 Intelligenza Artificiale

18 Apprendimento Automatico Docenti: Fabio Aiolli, Alessandro Sperduti Il corso si propone di fornire le nozioni fondamentali per la comprensione e la progettazione di sistemi che utilizzano tecniche di Apprendimento Automatico

19 Apprendimento Automatico Contenuti del corso Concetti fondamentali dell Apprendimento Automatico Apprendimento di concetti, spazio delle ipotesi Apprendimento di alberi di decisione Boosting Valutazione qualità modelli Algoritmi di clustering Cenni Reti Neurali Support Vector Machine Apprendimento probabilistico Esperienze pratiche in laboratorio

20 Sistemi con Vincoli Docente: Francesca Rossi 6 crediti formativi, di cui 1 per progetto Esame: Scritto Progetto A gruppi Nessun vincolo sul linguaggio di programmazione da usare Sviluppo e test sperimentale di alcuni algoritmi su classi di problemi, o anche studio e confronto tra risolutori esistenti

21 Sistemi con Vincoli di cosa tratta Molti problemi reali si possono modellare con un insieme di vincoli sulle variabili decisionali Orario delle lezioni, sequenzializzazione DNA, verifica circuiti, allocazione di risorse, sudoku, colorazione mappe, schedulazione attivita, ecc. Risolvere un problema: trovare un assegnamento di valori alle variabili che soddisfi tutti i vincoli Anche con Criteri di ottimizzazione Preferenze Più agenti che specificano vincoli/preferenze Sono tutti problemi difficili (NP hard) in generale Classi trattabili Algoritmi esatti + euristiche Algoritmi aprossimati

22 Sistemi con Vincoli programma del corso Nozioni di base dei problemi con vincoli Come modellare un problema reale con un insieme di vincoli Tecniche per risolverlo Esatte, approssimate, classi trattabili Ricerca di una soluzione Consistenza locale Vincoli soft e preferenze Sistemi multi-agente

23 Sistemi con Vincoli -- materiale Libro principale: Principles of Constraint Programming, K. Apt, CUP, 2003 Parti di altri libri: Constraint processing, R. Dechter, MK, 2003 Handbook of constraint programming, Elsevier, 2006 Constraint networks, C. Lecoutre, Wiley, 2009 Lucidi delle lezioni Sito web del corso: (vincoli2012.html per corso in A.A. appena concluso)

24 Data Mining Docente: Bruno Scarpa Il corso intende fornire una panoramica sui concetti e sulle metodologie per l analisi di grandi quantità di dati, con particolare attenzione alle applicazioni ai processi di decisione aziendale Libri di riferimento: Data analysis and data mining, A.Azzalini e B.Scarpa, Oxford University Press, 2012 The elements of statistical learning, T.Hastie, R.Tibshirani e J.Friedman, Springer, 2009 L insegnamento affiancherà a lezioni frontali esercitazioni in laboratorio con applicazioni a dati reali.

25 Data Mining Contenuti del corso L'analisi dei dati: supporto per le decisioni e la Business Intelligence. I modelli statistici: la stima e l adattamento ai dati Contrasto tra aderenza ai dati e complessità del modello. Tecniche generali per la selezione del modello (AIC, BIC, insieme di verifica, convalida incrociata, oltre ai test statistici classici). Metodi di regressione: Metodi di classificazione: Metodi di analisi interna: regressione parametrica e non parametrica, modelli additivi, alberi, mars, projection pursuit, reti neurali (richiami). mediante regressione parametrica (lineare e logistica), modelli additivi, alberi, polymars, combinazione di classificatori (bagging, boosting, foreste casuali) nozioni sui metodi di raggruppamento, analisi delle associazioni tra variabili e algoritmo Apriori. Reti sociali (cenni).

26 Bioinformatica (affine) Docente: Giorgio Valle Dopo una breve introduzione ai sistemi biologici, il corso sarà suddiviso in quattro parti principali. Prima parte: sequenziamento di genomi. Problemi informatici relativi al sequenziamento di genomi. Algoritmi di allineamento e di assemblaggio di sequenze genomiche. Sequenze ripetute. Seconda parte: interpretazione dell'informazione genetica. Algoritmi per l'identificazione di geni. Predizione di elementi funzionali non codificanti proteine. Terza Parte: annotazione genica e information retrieval. Aspetti generali. Informazioni relative alla trascrittomica, proteomica, interattomica, genomica comparata, ecc. Integrazione dati e systems biology. Quarta parte: Il genoma umano. Polimorfismi e differenze individuali. Sequenziamento di genomi personali : problemi informatici e prospettive.

27 Metodi e Modelli per l Ottimizzazione Combinatoria (affine) Docente: Luigi De Giovanni DECISION SUPPORT SYSTEM Problema decisionale Modelli Metodi Soluzioni del problema Qual è la migliore configurazione delle risorse disponibili? Variabili decis. funz. obiettivo e vincoli Strumenti matematici e algoritmici trovare la combinazione ottima dei valori delle variabili 4 D A i r T r a f f i c F l o w M a n a g e m e n t

28 MeMOC (A): contenuti del corso Ripasso e approfondimenti di Ricerca Operativa: modellazione in programmazione lineare (intera) metodi del simplesso tecniche di generazione di colonne modellazione e ottimizzazione su grafo Tecniche esatte di Ottimizzazione Combinatoria: formulazioni in Programmazione Lineare Intera metodi: Branch & Bound, piani di taglio, Branch & Cut Meta-euristiche di Ottimizzazione Combinatoria: tecniche di rappresentazione delle soluzioni metodi: ricerca di vicinato, algoritmi evolutivi, ibridi Laboratori Implementazione con librerie di ottimizzazione (IBM-Cplex)

29 MeMOC (A): materiali, esame Materiali Dispense fornite dal docente Approfondimenti su articoli scientifici (in lettura) Librerie di ottimizzazione IBM Cplex (licenza accademica) Modalità d esame Progetto: implementazione di un metodo per la soluzione di un problema pratico di ottimizzazione combinatoria + Orale: discussione del progetto e di argomenti del corso Altre info Docente: Luigi De Giovanni, primo trimestre, 6 crediti (affini) Sul web

30 Laurea Magistrale in Informatica A.A. 2012/2013 Area Linguaggi

31 Area Linguaggi Linguaggi di programmazione Profilo professionale Esperti di linguaggi e tecniche per lo sviluppo, l analisi e la verifica di sistemi software

32 Linguaggi di Programmazione Obiettivo gestire la complessità nella costruzione e nell analisi dei sistemi software Metodo Design di un linguaggio Analisi e Verifica dei programmi

33 Linguaggi di Programmazione Obiettivo gestire la complessità nella costruzione e nell analisi dei sistemi software Metodo Design di un linguaggio Analisi e Verifica dei programmi Percorso offerto dall area: ripensare in profondità alcuni concetti già incontrati descrivere e studiare un linguaggio in modo rigoroso/formale ragionare sui programmi in modo rigoroso/formale

34 Area Linguaggi: Insegnamenti Insegnamento da 8 CFU Analisi statica e Verifica del Software Insegnamenti da 6 CFU Linguaggi e Modelli per il Global Computing Linguaggi di Programmazione Avanzati Crittografia (affine) Fondamenti Logici dei Linguaggi Funzionali (affine) Algoritmi di Approssimazione

35 Analisi statica e Verifica del Sotware Docente: Francesco Ranzato Semantica operazionale e denotazionale di programmi. Analisi statica di programmi mediante interpretazione astratta. Analisi dataflow di programmi. Verifica di sistemi software mediante model checking. Tool di analisi statica:

36 Linguaggi di Programmazione Avanzati Docente: Silvia Crafa Tematica: presentare alcune tecniche avanzate dei moderni linguaggi di programmazione comprendere, ragionare e tecnologia possibilmente valutarle teoria

37 Linguaggi di Programmazione Avanzati 1. Mini linguaggio funzionale Semantica e sistema di tipi per ragionare sul linguaggio 2. Arricchiamo il linguaggio Riferimenti, eccezioni Subtyping, Polimorfismo parametrico, type inference 3. Mini linguaggio ad oggetti: Featherweight Java, in versione funzionale e in versione imperativa Aggiungiamo i thread a Featherweight Java teoria 4. Scala: un mix efficace di paradigma funzionale e OO A scalable language Functions as objects Mixins Actors 5. Troppi tipi?.dynamic typing oppure Contracts!! tecnologia

38 Linguaggi e Modelli per il Global Computing Docente: Paolo Baldan Global computer Concorrenza, distribuzione, mobilità, dinamicità, open-endedness Pb: connettività, sicurezza, flussi di informazione, controllo delle risorse, Tumultuosa evoluzione tecnologica: linguaggi, architetture, paradigmi

39 Linguaggi e Modelli per il Global Computing Idea generale: approccio rigoroso/formale come strumento per dominare la complessità a livello: Concettuale: Comprendere, classificare, sistematizzare Pratico Specifica, progettazione, analisi e verifica di proprietà.

40 Linguaggi e Modelli per il Global Computing 1. Modellazione di sistemi concorrenti, distribuiti e mobili Linguaggi classici (Milner Hoare) ed estensioni (protocolli crittografici, mobilità di codice, ecc.) 2. Correttezza? ( Cosa fa un programma concorrente?) 3. Linguaggi di specifica di proprietà e verifica automatica Deadlock, fairness, access control, information flow, QoS, Mobility workbench 4. Linguaggi di programmazione Google Go (concurrency) e ORC (orchestration) Rif. ad altri linguaggi (Erlang, Ada, )

41 Algoritmi di Approssimazione Docente: Livio Colussi Obiettivi formativi : Molti problemi computazionali di interesse pratico non ammettono algoritmi efficienti per la loro risoluzione. Tali problemi si possono quindi risolvere soltanto per istanze molto piccole ma non nei casi di interesse pratico. Il corso mostra come si possano ottenere algoritmi di approssimazione i quali calcolano soltanto una "approssimazione" della soluzione del problema in modo molto più efficiente e risultano quindi utilizzabili effettivamente nei casi pratici.

42 Fondamenti logici dei linguaggi funzionali (affine) Docente: Silvio Valentini Scopo: fornire una introduzione teorica ai linguaggi di programmazione funzionali tipati e non tipati. tipi logica λ programmi informatica ML

43 Fondamenti logici dei linguaggi funzionali Contenuti: ll λ-calcolo tipato semplice, ed i suoi legami con la logica intuizionista, λ-calcoli con sistemi di tipo piu generali: calcolo con tipi dipendenti, legame con la logica del primo ordine calcoli con tipi di secondo ordine, legame con l'aritmetica di Heyting al secondo ordine calcoli estremamente potenti che considerano entrambi i sistemi di tipi ed eventualmente anche i tipi induttivamente generati. Per tutti tali lambda calcoli si intendono dimostrare il teorema di normalizzazione e di confluenza, e fornire esempi di applicazione in informatica teorica.

44 Crittografia (affine) Docente: Alberto Tonolo Riferimenti: in lingua inglese, Obiettivi formativi Panoramica sugli aspetti teorici di base Analisi critica delle applicazioni e dei protocolli crittografici attualmente in uso Prerequisiti: buona conoscenza del primo corso di Algebra e di Analisi Matematica Contenuti Analisi della teoria elementare e computazionale dei numeri alla base dei metodi crittografici moderni Studio dei protocolli di trasmissione sicura delle informazioni Modalità d esame scritto (lista di domande su argomenti del corso; no esercizi) Prospettive occupazionali Scarse nel panorama italiano, ma interesse crescente ove si trattano dati sensibili (telecomunicazioni, banche, PP.AA.) Nettamente più avanzati i panorami europeo extraitaliano e statunitense

45 Laurea Magistrale in Informatica A.A. 2012/2013 Area Sistemi

46 Area Sistemi Profilo professionale Esperti in sviluppo, studio, gestione di sistemi complessi Insegnamento principale da 8 CFU Sistemi Concorrenti e Distribuiti Altri insegnamenti da 6 CFU Amministrazione di Sistema Analisi Numerica (affine) Crittografia (affine) Reti wireless Sicurezza Sistemi Ipermediali Sistemi Real-Time Tecnologie Web 2 46

47 Sistemi concorrenti e distribuiti Docente: Tullio Vardanega Obiettivi formativi Acquisire familiarità con le problematiche di concorrenza e distribuzione nell analisi, progettazione e realizzazione di sistemi software Modalità d esame Progetto (individuale o collaborativo), dimostrazione e discussione di una relazione tecnica di accompagnamento Prospettive professionali Si tratta di un argomento fondazionale alla base di molte attività applicative e di ricerca che includono virtualizzazione, multicore processors e cloud computing Ambiti di tesi Diversi progetti di ricerca condotti dal docente richiedono forti conoscenze di SCD Prevalenza di tesi all interno di progetti di ricerca 47

48 Sistemi Real-Time Docente: Tullio Vardanega Obiettivi formativi Studiare i fondamenti teorici dello sviluppo e dell analisi dei sistemi software soggetti a vincoli temporali Modalità d esame Relazione scritta su una specifica applicazione teorico-pratica di quanto appreso nel corso Discussione orale Prospettive professionali Area di conoscenza fondamentale nell industria dei sistemi embedded (trasporto, aero-spazio, telecomunicazioni, ) Ambiti di tesi Diversi progetti di ricerca condotti dal docente richiedono forti conoscenze di SRT Prevalenza di tesi all interno di progetti di ricerca Spazio per attività applicative e/o divulgative 48

49 Sicurezza (1/2) Docente: Mauro Conti Riferimenti: 1 anno, III trimestre Web: Insegnamento ed esame in lingua inglese Obiettivi Formativi: Conoscenze di sicurezza di sistema in ambiente linux/win, sicurezza di rete wireless/wired, web-application security, gestione della sicurezza. Saper aggiornare autonomamente le proprie competenze nel settore Prospettive professionali Responsabile sicurezza sistemi informatici, progettare architettura di sistemi ed applicazioni sicure, ricerca. "The protection provided by encryption is based on the fact that most people would rather eat liver than do mathematics" Bill Neugent

50 Sicurezza (2/2) Docente: Mauro Conti Argomenti I parte: Computer Security Technology and Principles; Software Security and Trusted Systems; Management Issues; Cryptographic Algorithms; Network Security II parte: Cutting Edge Research Issues, inclusi seminari con esperti internazionali Modalità di esame: Prova Scritta / Presentazione Tesi: Sicurezza/privacy in ambiente wired/wireless networks, distributed systems, smartphone, social networks, sensor networks, RFID, cloud computing.

51 Sistemi ipermediali (1/2) Obiettivi formativi Docenti: Ombretta Gaggi, Claudio Palazzi Tecnologie e strumenti alla base del progetto di sistemi ipertestuali e multimediali Principali tecnologie di codifica, memorizzazione e diffusione di informazioni multimediali (audio, video, immagini). Argomenti trattati Le immagini: la percezione visiva, formati standard GIF, PNG, JPEG, JPEG2000, L'audio digitale: la percezione acustica, i formati standard WAV, MP3, MIDI, Il video digitale: la percezione visiva di immagini in movimento, differenza tra video digitale e video analogico, i formati standard H261, H263, la famiglia MPEG, DivX, Xvid, La trasmissione dei dati continui. La suite di protocolli RTSP, RTCP e RTP. Concetto di qualità di sevizio (QoS) I sistemi operativi per media continui. Gestione delle risorse. Cenni alla programmazione su SmartPhone. 51

52 Sistemi ipermediali (1/2) Modalità d'esame Orale oppure progetto o esercizio sperimentale con relazione e presentazione Riferimenti docenti.math.unipd.it/gaggi Ambiti di Tesi Progetto e sviluppo di Sistemi Multimediali Complessi Studio di nuove interfacce multimediali 52

53 Reti wireless (1/2) Riferimenti: I Trimestre, Insegnamento erogato in lingua INGLESE Obiettivi formativi Panoramica dei principali protocolli, sistemi e servizi basati su tecnologia di comunicazione wireless e mobile Problemi e soluzioni nell interazione tra protocolli standard di rete e sistemi wireless Visione critica di prospettive e utilizzo dei sistemi wireless Modalità d esame Progetto su protocolli/applicazioni wireless (anche per smartphones) Orale sulla parte teorica del corso Docente: Claudio Palazzi 53

54 Reti wireless (2/2) Mobile lab Progetto su smartphone (Android, iphone, Symbian) Prospettive professionali Conoscenza critica delle problematiche d uso di sistemi wireless e capacità di proporre soluzioni allo stato dell arte Ambiti di tesi Proposta e analisi di nuovi protocolli di rete per contesti wireless o ibridi Realizzazione di servizi Web Squared basati sull integrazione Web con dispositivi pervasivi (es. smartphone) 54

55 Tecnologie Web 2 Obiettivi formativi Panoramica introduttiva delle principali tecnologie web di livello avanzato AJAX, Semantic Web, Web 2.0, Social Web, Modalità d esame Scritto, orale a soglia minima Docente: Massimo Marchiori 55

56 Uno sguardo sul resto Amministrazione di sistema Docente: Francesco Clabot Introduzione al service management Tematica di notevole rilevanza professionale e applicazione trasversale Già oggetto di diverse tesi di laurea (relatore Vardanega) Tecnologie open-source Visione critica sul mondo del F/OSS: genesi, applicabilità, prospettive, criticità Tematica di rilevanza strategica ma con ancora contenute ricadute occupazionali Docente: Francesco Tapparo 56