Curriculum Vitae Dr. Giuseppe Patanè

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1 Curriculum Vitae Dr. Giuseppe Patanè 10 settembre 2013 Indice 1 Sintesi dei Titoli 3 2 Dati Anagrafici 5 3 Titoli di Studio e Formazione 5 4 Posizione Attuale e Incarichi di Ricerca Posizione Attuale Attribuzione di Incarichi di Ricerca presso Istituti di Ricerca Italiani di Alta Qualificazione Attribuzione di Incarici di Ricerca presso Istituti di Ricerca Internazionali di Alta Qualificazione Attività Post-Lauream e Post-Dottorato Attività di Revisore Scientifico per la Comunità Europea 6 6 Partecipazione a Commissioni di Concorsi Internazionali e Nazionali 6 7 Attribuzione di Incarichi di Insegnamento presso Atenei Corsi di Dottorato presso l Università degli Studi di Genova Corsi di Laurea presso l Università degli Studi di Genova Premi e Riconoscimenti per l Attività Scientifica Premi e Riconoscimenti Borse di Studio Risultati ottenuti nel trasferimento tecnologico Brevetti Software Corsi per la Valorizzazione della Ricerca Attività di Docenza e Seminariale presso Scuole Specialistiche Nazionali e Internazionali Organizzazione di Corsi, Tutorial e Conferenze Internazionali Attività di Docenza in Corsi presso Scuole e Conferenze Internazionali Attività Seminariale su Invito Responsabilità Scientifiche nell ambito di Progetti Internazionali e Nazionali 9 1

2 12 Attività di Formazione di Giovani Ricercatori e Studenti Universitari Relatore di Tesi di Laurea Attività come Tutor di Studenti e formazione nellambito di scambi internazionali e nazionali di studenti Partecipazione Scientifica a Progetti di Ricerca Internazionali e Nazionali Progetti di Ricerca Internazionali Progetti di Ricerca Nazionali Progetti di Ricerca CNR Collaborazioni Internazionali Collaborazioni in Corso Collaborazioni Precedenti Partecipazione a Comitati Editoriali Riviste Internazionali Convegni Internazionali Partecipazione a Comitati Organizzatori Locali di Convegni Internazionali Attività di Revisione per Riviste e Conferenze Internazionali Riviste Internazionali Conferenze Internazionali Competenze Informatiche e Linguistiche Attività Scientifica Modellazione topologica e geometrica di forme digitali Astrazione e analisi semantica di forme tridimensionali Modellazione e analisi di dati multidimensionali Elenco Completo delle Pubblicazioni Articoli su Riviste Internazionali Articoli su Atti di Convegni Internazionali Extended Abstract e Communicazioni

3 1 Sintesi dei Titoli Titoli di Studio e Formazione 2005: Attività Post-Doc, D4 Computer Graphics Group, Max-Planck-Institut für Informatik, Germania Dottorato di Ricerca in Matematica e Applicazioni, Università degli Studi di Genova Perfezionamento Post-Lauream, Istituto Nazionale di Alta Matematica F. Severi Laurea in Matematica, Università degli Studi di Genova. Posizione Attuale e Incarichi di Insegnamento presso l Università degli Studi di Genova 01/02/2006 oggi: ricercatore - III livello, presso il CNR-IMATI. 2/1/2001 1/1/2006: assegnista di ricerca presso il CNR-IMATI oggi attività scientifiche nell ambito del Polo di Innovazione Regionale POLITECMED, Polo Ligure per le Tecnologie Medicali, Regione Liguria. Titolare del corso di dottorato Analisi di Superfici Discrete. Titolare del corso professionalizzante Metodi di analisi di superfici discrete e loro applicazioni. Pubblicazioni Scientifiche 30 Articoli su Riviste Internazionali ISI. 20 Articoli su Atti di Convegni Internazionali, con revisione. 1 Brevetto Software. Revisore Scientifico per la Comunità Europea e Membro di Commissioni di Valutazione 2013: Revisore Scientifico e Rapporteur per la Commissione Europea di Progetti Europei FP7 Marie Curie People: (i) IEF - Intra European Fellowships for Career Development; (ii) IIF - International Incoming Fellowships; (iii) IOF - International Outgoing Fellowships for Career Development. 2012: Revisore Scientifico e Rapporteur per la Commissione Europea di Progetti Europei FP7 Marie Curie People: (i) IEF - Intra European Fellowships for Career Development; (ii) IIF - International Incoming Fellowships; (iii) IOF - International Outgoing Fellowships for Career Development. 2009: Revisore Scientifico di proposte di Progetti Europei per Information Society and Media Directorate- General: Future & Emerging Technologies (FET)-Open, nell ambito del Framework Porgramme 7, theme ICT-Information and Communication Technologies. Membro di 12 commissioni di concorso per il conferimento di 11 assegni di ricerca e di 1 contratto d opera. Responsabilità Scientifiche : Responsabile di n. 2 Ricercatori, FP7 Curie Initial Training Network MultiScaleHuman : Responsabile di n. 1 Assegnista di Ricerca, Fondo Sociale Europeo, Regione Liguria. Attività di Formazione e Organizzazione di Corsi Specialistici Organizzatore di 4 corsi specialistici presso conference internazionali. Speaker in 8 corsi specialistici presso conference internazionali. Relatore di 2 Tesi di Laurea in Matematica, Università degli Studi di Genova. Partecipazione e Responsabilità Scientifiche in Progetti di Ricerca Internazionali e Nazionali FP7 EU Integrated Project IQumulus, (Task 4.1 Leader). FP7 EU Marie Curie Initial Training Network: MultiScaleHuman, (WorkPackage 8 Leader). FP7 EU Coordinating Action FOCUS-K3D,

4 FP6 EU Network of Excellence FP6 EU European Project ENV4-CT , SHALOM Bilateral Project Italy Israel, POLITECMED - Polo Ligure delle Tecnologie Medicali, SIIT Sistemi Intelligenti Integrati Tecnologie, FIRB Project MACROGeo, IMA-Technimold Contract, Genova, 9 settembre

5 2 Dati Anagrafici Luogo e data di nascita: Savona (SV), 14/9/1974 Stato civile: celibe Nazionalità: Italiana Residenza: Vico Neve 8/8, Genova (GE) Recapiti: Tel.: , patane@ge.imati.cnr.it, Home Page: Home.html 3 Titoli di Studio e Formazione 1/1/ /4/2005. Dottorato di Ricerca in Matematica e Applicazioni, XVII Ciclo, Università degli Studi di Genova, Dipartimento di Matematica. Tesi di Dottorato: Analysis and Parameterization of Triangulated Surfaces. Rel.: Dott.ssa B. Falcidieno, Dott.ssa M. Spagnuolo. 1/1/ /12/2000. Corso di Perfezionamento Post-Lauream Scuola per le Applicazioni della Matematica nell Industria, Istituto Nazionale di Alta Matematica F. Severi, Università degli Studi di Milano, Dipartimento di Matematica e Applicazioni, in qualità di vincitore di borsa di studio SAMI-INdAM. Resp.: Prof. R. Piccinini. 14/7/1999. Laurea in Matematica (Indirizzo Applicativo). Università degli Studi di Genova, Dipartimento di Matematica. Tesi di Laurea Regolarizzazione di Tikhonov Generale e SVD Generalizzata, Rel.: Prof. P. Brianzi, Corr.: Prof. F. Di Benedetto, Vot.: 107/ Diploma di Maturità Scientifica, Liceo Scientifico Statale O. Grassi, Savona, Vot.: 48/60. 4 Posizione Attuale e Incarichi di Ricerca 4.1 Posizione Attuale 01/02/2010 oggi: Ricercatore a tempo indeterminato - III livello, presso l Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Unità Organizzativa di Genova - Italia. A partite dal 2001, le mie attività di ricerca e di insegnamento universitario si sono focalizzate sulla definizione di paradigmi e algoritmi per la modellazione e l analisi di forme digitali e dati multidimensionali. Uno degli aspetti principali alla base di tali attività è l utilizzo di modelli continui e lo sviluppo di algoritmi per la modellazione e l analisi di forme digitali. Queste attività sono organizzate secondo tre principali linee: (i) modellazione topologica e geometrica di forme digitali; (ii) astrazione e analisi semantica di forme tridimensionali; (iii) modellazione e analisi di dati multidimensionali. 4.2 Attribuzione di Incarichi di Ricerca presso Istituti di Ricerca Italiani di Alta Qualificazione 2/1/ /01/2010: Ricercatore a tempo determinato III livello, come art. 23 D.P.R. 171/191, con chiamata nominale, presso l Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Unità Organizzativa di Genova - Italia, nell ambito della Rete di Eccellenza FP6 IST AIM@SHAPE: Advanced and Innovative Models and Tools for the development of Semanticbased systems for Handling, Acquiring, and Processing knowledge Embedded in multidimensional digital objects, nell ambito del programma di ricerca Analisi e sintesi di forme geometriche e di annotazione semantica di forme in contesti specifici. 2/1/2001 1/1/2006: Attività di ricerca e didattica come assegnista di ricerca presso l Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, Unità Organizzativa di Genova, Consiglio Nazionale delle Ricerche, nell ambito dei seguenti progetti nazionali/internazionali e tematiche di ricerca: 5

6 1/6/2004 1/1/2006. Rete di Eccellenza FP6 IST Advanced and Innovative Models and Tools for the development of Semantic-based systems for Handling, Acquiring, and Processing knowledge Embedded in multidimensional digital objects, nell ambito del programma di ricerca Studio e sviluppo di algoritmi per la parametrizzazione di forme geometriche a partire da una loro descrizione strutturale (resp. Dott.ssa B. Falcidieno), 16/03/ /05/2004. Progetto Europeo ENV4-CT Telematics for Environment CEO PLAINS - Prototype Landscape Assessment Information System, nell ambito del programma di ricerca Modellazione di dati spaziali per la visualizzazione ed analisi di mappe digitali (resp., Dott. A. Clematis), 02/01/ /03/2003. Contratto IMA - Technimold su Metodi e modelli per lo sviluppo di tecnologie innovative per il Reverse Engineering (resp., Dott. C. Pizzi). 4.3 Attribuzione di Incarici di Ricerca presso Istituti di Ricerca Internazionali di Alta Qualificazione 30/4/ /6/2005: Attività post-dottorato presso il D4 Computer Graphics Group del Max-Planck- Institut für Informatik (Saarbrüken - Germania), in collaborazione con il Dott. A. Belyaev. 4.4 Attività Post-Lauream e Post-Dottorato 30/4/ /6/2005: Attività post-dottorato presso il D4 Computer Graphics Group del Max-Planck- Institut für Informatik (Saarbrüken - Germania), in collaborazione con il Dott. A. Belyaev. 1/1/ /12/2000: Corso di Perfezionamento Post-Lauream Scuola per le Applicazioni della Matematica nell Industria, Istituto Nazionale di Alta Matematica F. Severi, Dipartimento di Matematica e Applicazioni, Università degli Studi di Milano (Polo Bicocca), in qualità di vincitore di borsa di studio SAMI-INdAM. Resp.: Prof. R. Piccinini. 5 Attività di Revisore Scientifico per la Comunità Europea 2013: Revisore Scientifico e Rapporteur per la Commissione Europea di Progetti Europei FP7 Marie Curie People: (i) IEF - Intra European Fellowships for Career Development; (ii) IIF - International Incoming Fellowships; (iii) IOF - International Outgoing Fellowships for Career Development. 2012: Revisore Scientifico e Rapporteur, presso la Commissione Europea, di proposte di Progetti Europei FP7 Marie Curie People: (i) IEF- Intra European Fellowships for Career Development; (ii) IIF- International Incoming Fellowships; (iii) IOF - International Outgoing Fellowships for Career Development. 2009: Revisore Scientifico di proposte di Progetti Europei per Information Society and Media Directorate- General: Future & Emerging Technologies (FET)-Open, nell ambito del Framework Porgramme 7, theme ICT-Information and Communication Technologies. 6 Partecipazione a Commissioni di Concorsi Internazionali e Nazionali 19/06/2013: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 assegno senior di ricerca presso il CNR- IMATI. DRIHM: Distributed Research Infrastructure for Hybrid Meterology. 19/06/2013: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 assegno professionalizzante di ricerca presso il CNR-IMATI. DRIHM: Distributed Research Infrastructure for Hybrid Meterology. 10/05/2013: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 assegno senior di ricerca presso il CNR- IMATI. IQmulus: A High-Volume Fusion and Analysis Platform for Geospatial Point Clouds, Coverages, and Volumetric Data Sets. 6

7 10/05/2013: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 assegno professionalizzante di ricerca presso il CNR-IMATI. IQmulus: A High-Volume Fusion and Analysis Platform for Geospatial Point Clouds, Coverages, and Volumetric Data Sets. 15/02/2013: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 incarico di ricerca presso il CNR-IMATI. 05/11/2012: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 assegno di ricerca presso il CNR-IMATI. Progetto Bandiera Interomics, Sottoprogetto 1 - WP15: Modelli matematici, simulazione e algoritmi efficienti per le scienze interomiche, trattamento di dati multidimensionali ed elaborazione parallela per applicazioni in systems e/o synthetic biology, drug design e diagnostica medica. 08/10/2012: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 assegno di ricerca presso il CNR-IMATI. Formalizzazione della conoscenza per lo sviluppo di sistemi innovativi di modellazione ed analisi di dati biomedicali per il supporto alla diagnosi assistita nell ambito del Progetto Metodi e tecniche per lo sviluppo di sistemi innovativi di modellazione ed analisi di dati biomedicali per il supporto per la diagnosi assistita finanziato dal Programma PO CRO Fondo Sociale Europeo Regione Liguria /02/2012: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 incarico di collaborazione presso il CNR- IMATI. Valutazione di esperienze didattiche basate sulle tecnologie e loro impatto sulla competenza logica. 31/01/2012: Membro della commissione per il conferimento di n. 2 contratti Marie Curie Early Stage Researcher presso il CNR-IMATI nell ambito del Progetto Europeo FP7 Marie Curie Initial Training Network MultiScaleHuman. 06/07/2011: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 incarico di collaborazione presso il CNR- IMATI. Sviluppo del nuovo sito web per l IMATI - Genova con approccio tecnologico che permetta la condivisione delle risorse pubblicate secondo le indicazioni del paradigma linked data per massimizzare la visibilità dei risultati di progetti IMATI in ambito internazionale, nazionale (Università di Genova, Distretti Tecnologici, etc) e locale e per l integrazione del sito con il sistema di catalogazione delle pubblicazioni del CNR, Puma. 20/01/2010: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 contratto d opera presso il CNR-IMATI. Progetto FIRB Programma Strategico Pedagogia Sperimentale e Speciale Learning4All ( Tutti possono imparare ): un approccio multi paradigma, multicanale e multi tecnologia alla pedagogia innovativa. Tema: Valutazione di Progetti Formativi Innovativi e connessi con la logica. 03/11/2009: Membro della commissione per il conferimento di n. 1 contratto d opera presso il CNR-IMATI. Progetto di collaborazione finalizzato alla formazione di aspiranti insegnanti nel campo della tecnologia dell Informazione e della Comunicazione applicata all Educazione. Tema: Progettazione di un sito web per la formazione sull elaborazione parallela di immagini. 7 Attribuzione di Incarichi di Insegnamento presso Atenei Si riporta di seguito l elenco dei corsi svolti come docente nell ambito di Scuole di Dottorato di Ricerca e Lauree Specialistiche. 7.1 Corsi di Dottorato presso l Università degli Studi di Genova Titolare del corso Analisi di Superfici Discrete, Scuola in Scienze e Tecnologie per l Informazione e la Conoscenza, Università degli Studi di Genova, a.a , a.a , a.a ed a.a Corsi di Laurea presso l Università degli Studi di Genova Titolare del corso professionalizzante Metodi di analisi di superfici discrete e loro applicazioni, Laurea Specialistica in Matematica, Dipartimento di Matematica, Università degli Studi di Genova, a.a , a.a , a.a , a.a Collaborazione allo svolgimento del corso istituzionale Laboratorio Specialistico 2: Grafica Computazionale, Laura Specialistica in Scienze dell Informazione, Dipartimento di Scienze dell Informazione, Università degli Studi di Genova, a.a

8 8 Premi e Riconoscimenti per l Attività Scientifica 8.1 Premi e Riconoscimenti 2010: GNCS-INdAM F. Severi, Young Researcher Programme Grant. 2006: Computer & Graphhics Best Paper Award Mortara M., Patanè G., Spagnuolo M. From geometric to semantic human body models. In: Computers & Graphics, vol. 30 (2) pp Elsevier, : AIM@SHAPE Best Paper Award Saleem W., Schall O., Patanè G., Belyaev A., Seidel H. On stochastic methods for surface reconstruction. In: The Visual Computer, vol. 23 (6) pp Springer Berlin/Heidelberg, Borse di Studio Vincitore Borsa di Dottorato dell Università degli Studi di Genova per gli anni accademici , , e dell E.R.S.U. per gli anni accademici , Vincitore di Borsa di Studio SAMI-INdAM, Istituto Nazionale di Alta Matematica F. Severi (1/1/ /12/2000). Vincitore Borsa di Studio dell Università degli Studi di Genova per l anno accademico ed idoneità negli altri anni. 9 Risultati ottenuti nel trasferimento tecnologico 9.1 Brevetti Software Plumber: an interactive interface for multi-scale segmentation of triangulated surfaces. 30/09/2005, N , O. D004800, S.I.A.E., Italy. 9.2 Corsi per la Valorizzazione della Ricerca Corso di Management e Valorizzazione della Ricerca, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Genova, Italia, giugno Attività di Docenza e Seminariale presso Scuole Specialistiche Nazionali e Internazionali Si riporta di seguito l elenco dei seminari e relazioni invitate svolte come relatore nell ambito di convegni e scuole internazionali e nazionali Organizzazione di Corsi, Tutorial e Conferenze Internazionali Organizzatore del Corso Specialistico Surface- and Volume-Based Techniques for Shape Modeling and Analysis, SIGGRAPH ASIA 2013, November 19 22, 2013, Hong-Kong, China. Speaker: G.Patanè, X.D. Gu, X.S. Li. Organizzatore e Speaker del Corso 3D Shape Modeling and Analysis Through Functional and Metric Spaces, svolto nell ambito della 3-D Geometry/Imaging Summer School, July 16-August 3, 2012, Kunming University of Science and Technology, Yunnan, China. Organizzatore e Speaker del Corso Spectral, Curvature Flow Surface- and Volume-Based Techniques for Shape Modeling and Analysis, Shape Modeling International, 2012, May 22 25, 2012, College Station, Texas, USA. Speaker: G.Patanè, X.D. Gu, X.S. Li, M. Spagnuolo. 8

9 Organizzatore della Conferenza From Imagination to Knowledge Visualization in Multiscale Human Body Modelling, nell ambito del Festival della Scienza 2012, 26 October 2012, Genova-Italia Attività di Docenza in Corsi presso Scuole e Conferenze Internazionali Tutorial on Knowledge Management, 4th Workshop on 3D Physiological Human, (September 8-11, 2013), Villars-sur-Ollon, Switzerland. Corso Ontology of the MultiScaleHuman Project, 1st Summer School on Stem Cells and Tissue Engineering, Multi-Scale Biological Modalities for Physiological Human Articulation, (20-22 March 2013), 3B s Research Group - AvePark, Guimaraes, Portugal. Corso Shape Understanding via Spectral Analysis Techniques. Shape Modeling International 2008 Mini- Symposium, Stony Brook University (June 4 6, 2008). Corso 3D Shape Description and Matching Based on Properties of Real Functions. Eurographics Tutorial, Prague Czech Republic (September, 3 7, 2007). Corso Global and local parameterization of arbitrary triangle meshes. Summer School on Open Software for Algebraic and Geometric Computation, Sophia Antipolis (September, 5 9, 2005). Corso Skeletal Structures. International Summer School on Computational Methods for Shape Modelling and Analysis, CNR, Genova Italy (June, 14 18, 2004) Attività Seminariale su Invito State-of-the-art and perspectives of implicit modeling for molecular surfaces, Computational Electrostatics for Biological Applications 2013, July 1-3, 2013, Italian Institute of Technology, Genova, Italy. Surface- and Volume-based Analysis of 3D Shapes, 3-D Geometry and Imaging Conference, July 16- August 3, 2012, Kunming University of Science and Technology, Yunnan, China. Modeling and Analysis of Images and 3D Shapes, DIST, University of Genova, Italy, April, 24, Topology- and error-driven extension of scalar functions from surfaces to volumes. presented at SIG- GRAPH 2010, Los Angeles USA, July 25 29, 2010, come articolo pubblicato in ACM Transactions on Graphics, 29(1) Mathematics, Shapes, and Images. Department of Mathematics and Department of Computer Science, University of Genova - Italy (March 18 19, 2010). Differential Topology Methods for Shape Description, 6th International Congress on Industrial and Applied Mathematics, Zurich ICIAM2007, Switzerland (July, 16 20, 2007). Global Parameterization of Triangulated Surfaces, Geometric Methods and Their Applications to Industry, University of Bologna (March, 4, 2006). Graph-based Parameterization of Triangle Meshes with Arbitrary Genus. Max Planck Institut fuer Informatik, Saarbruecken Germany (January, 31, 2005). 11 Responsabilità Scientifiche nell ambito di Progetti Internazionali e Nazionali : Responsabile Scientifico di n. 1 Ricercatore Marie Curie (Marie Curie Early Stage Reseacher) sulla tematica di ricerca Multi-scale biological ontology: definition, properties, and applications to articulation modeling, nell ambito del Progetto Europepo FP7 Curie Initial Training Network MultiScaleHuman: Multi-scale Biological Modalities for Physiological Human Articulation : Responsabile Scientifico di n. 1 Ricercatore Marie Curie (Marie Curie Early Stage Researcher) sulla tematica di ricerca Methods, tools, and services for organizing, browsing, and searching medical data bases with ontologies, nell ambito del Progetto Europepo FP7 Curie Initial Training Network MultiScaleHuman: Multi-scale Biological Modalities for Physiological Human Articulation. 9

10 : Responsabile Scientifico del WorkPackage 8 - Multi Scale Disease Knowledge Management and Ontology, nell ambito del Progetto Europepo FP7 Curie Initial Training Network MultiScaleHuman: Multi-scale Biological Modalities for Physiological Human Articulation : Responsabile Scientifico del Progetto Biennale Metodi e tecniche per lo sviluppo di sistemi innovativi di modellazione ed analisi di dati biomedicali per il supporto per la diagnosi assistita, finanziato dal Programma PO CRO Fondo Sociale Europeo Regione Liguria Asse IV Capitale Umano Ob. Specifico I/6 inerente l Area di attività in cui opera il Polo Ligure di Ricerca e di Innovazione Politecmed : Responsabile Scientifico di n. 1 Assegnista di Ricerca per la tematica Formalizzazione della conoscenza per lo sviluppo di sistemi innovativi di modellazione ed analisi di dati biomedicali per il supporto alla diagnosi assistita nell ambito del Progetto Biennale Metodi e tecniche per lo sviluppo di sistemi innovativi di modellazione ed analisi di dati biomedicali per il supporto per la diagnosi assistita, finanziato dal Programma PO CRO Fondo Sociale Europeo Regione Liguria Asse IV Capitale Umano Ob. Specifico I/6 inerente l Area di attività in cui opera il Polo Ligure di Ricerca e di Innovazione Politecmed. 12 Attività di Formazione di Giovani Ricercatori e Studenti Universitari 12.1 Relatore di Tesi di Laurea Relatore della Tesi di Laurea in Matematica di Alessandra Massa (Dipartimento di Matematica Università degli Studi di Genova), sul tema Analisi di dati multidimensionali mediante discretizzazione di proprietà topologico-differenziali, 25/11/2009. Relatore della Tesi di Laurea in Matematica di Alice Bottaro (Dipartimento di Matematica Università degli Studi di Genova), sul tema Analisi di forma mediante l operatore di Laplace-Beltrami, 25/03/ Attività come Tutor di Studenti e formazione nellambito di scambi internazionali e nazionali di studenti Tutor per l attvità di stage svolta dalla studentessa Miali Vania del Liceo Artistico Paul Klee nell ambito delle Azioni Regionali Integrate di Orientamento Scolastico Attività di formazione e ricerca nell ambito del dottorato del Dott. Waqar Saleem del Max Planck Institut Informatik - Computer Graphics Department, Saarbrücken - Germania, - Germania (12 maggio 12 giugno 2007), sui temi di visualizzazione dell entropia di forma e della semantica associata a forme tridimensionali. 13 Partecipazione Scientifica a Progetti di Ricerca Internazionali e Nazionali 13.1 Progetti di Ricerca Internazionali FP7 EU Integrated Project IQumulus - A High-volume Fusion and Analysis Platform for Geospatial Point Clouds, Coverages and Volumetric Data Sets ( ). FP7 EU Marie Curie Initial Training Network: MultiScaleHuman - Multi-scale Biological Modalities for Physiological Human Articulation ( ). FP7 EU Coordinating Action FOCUS-K3D Foster the comprehension adaptation and use of the knowledge intensitive technologies for coding and sharing 3D media content in consolidated and emerging application communities ( ). FP6 EU Network of Excellence, AIM@SHAPE: Advanced and Innovative Models and Tools for the development of Semantic-based systems for Handling, Acquiring, and Processing knowledge Embedded in multidimensional digital objects ( ). 10

11 FP6 EU European Project ENV4-CT Telematics for Environment CEO PLAINS Prototype Landscape Assessment Information System ( ). Bilateral Project Italy Israel SHALOM Shape modelling and reasoning: new methods and tools ( ) Progetti di Ricerca Nazionali Progetto Regionale Biennale Metodi e tecniche per lo sviluppo di sistemi innovativi di modellazione ed analisi di dati biomedicali per il supporto per la diagnosi assistita, finanziato dal Programma PO CRO Fondo Sociale Europeo Regione Liguria Asse IV Capitale Umano Ob. Specifico I/6 inerente l Area di attività in cui opera il Polo Ligure di Ricerca e di Innovazione Politecmed. ( ). POLITECMED - Polo Ligure delle Tecnologie Medicali ( ). SIIT Sistemi Intelligenti Integrati Tecnologie. Progetto di Ricerca: Progetto Salute ( ). FIRB Project MACROGeo Algorithmic and Computational Methods for Geometric Object Representation ( ). IMA-Technimold Contract Metodi e modelli per lo sviluppo di tecnologie innovative per il Reverse Engineering ( ) Progetti di Ricerca CNR Dipartimento CNR-ICT, Progetto ICT.P03/Media Multidimensionali, Commessa CNR ICT.P Codifica, elaborazione e restituzione della conoscenza legata a media multidimensionali, ( ). Dipartimento CNR-ICT, Progetto ICT.P03/Media Multidimensionali, Commessa CNR ICT.P Tecniche avanzate per l analisi e la sintesi di forme digitali 3D, Modulo ICT.P Tecniche avanzate per l analisi e la sintesi di forme digitali 3D ( ). Progetto CNR INT.P02/Bioinformatica, Commessa INT.P Metodi di modellazione e analisi, strumenti di calcolo ad alte prestazioni e grid computing per dati e applicazioni in ambito bioinformatico, Modulo INT.P Modellazione, analisi e classificazione di forme 3D derivate da strutture molecolari ( ). 14 Collaborazioni Internazionali 14.1 Collaborazioni in Corso 2012 oggi: Prof. Xianfeng David Gu (Department of Computer Science State University of New York at Stony Brook, USA). Tematiche di ricerca: approssimazione di dati multidimensionali, analisi di forma basati su funzioni armoniche oggi: Dr. Xin Li (Department of Electrical & Computer Engineering, and Center for Computation & Techonology, Louisiana State University, USA). Tematiche di ricerca: approssimazione di dati multidimensionali, analisi di forma basati su funzioni armoniche Collaborazioni Precedenti : Dr. Michael Bronstein e Dr. Alex Bronstein (Department of Computer Science, Technion - Israel Institute of Technology). Tematiche di ricerca: descrittori di forma basati sul nucleo del calore, confronto di forme tridimensionali. Principali pubblicazioni: [33, 34] : Dr. Mauro Ruggeri e Prof. Dietmar Saupe (Dipartimento di Scienze Informatiche, Università di Costanza, Germania). Tematiche di ricerca: descrittori di forma basati sullo spettro della matrice Laplaciana, confronto di forme tridimensionali. Principali pubblicazioni: [11]. 11

12 : Prof. Abel Gomes (Universidade da Beira Interior, Portogallo - Departamento de Informatica). Tematiche di ricerca: approssimazione di dati multidimensionali dipendenti dal tempo mediante funzioni implicite ed applicazioni in ambito biomolecolare e biomedico : Dr. Martin Reuter (Massachusetts Institute of Technology, Boston, USA). Tematiche di ricerca: analisi di forma basata sulle proprietà spettrali della matrice Laplaciana. Principali pubblicazioni: [16] Dott. Alexander G. Belyaev e Waqar Saleem (Computer Graphics Dept., Max Planck Institut Informatik, Saarbrücken - Germania) del Max Planck Institut Informatik, Saarbrücken - Germania. Tematiche di ricerca: visualizzazione dell entropia di forma e della semantica associata a superfici tridimensionali : Dott. Alexander G. Belyaev (Computer Graphics Dept., Max Planck Institut Informatik, Saarbrücken - Germania). Tematiche di ricerca: selezione di centri per l approssimazione di dati multidimensionali mediante funzioni implicite e radiali in spazi di Hilbert a nucleo riproducente. Principali pubblicazioni: [19, 40] : Prof. Craig Gotsman, Prof. Gill Barequet, Prof. Ayellet Tal(Center for Graphics and Geometric Computing Computer Science Department, Technion, Haifa - Israel). Tematiche di ricerca: segmentazione di forma, ricostruzione di superfici, visualizzazione dell entropia di forma associata a superfici tridimensionali. Principali pubblicazioni: [12, 24, 41] : Prof. Nadia Magnenat-Thalman, Dr. Laurent Moccozet (Miralab UNIGE, Geneva- Switzerland), Prof. Daniel Thalmann, Dr. Frederic Vexo (VRLAB, Swiss Federal Institute of Technology EPFL, Lausanne). Tematiche di ricerca: segmentazione ed annotazione di virtual human e scene virtuali. Principali pubblicazioni: [38, 43, 53] : GVU/Gatech (USA)-CNR-IMATI (Italy). Bilateral Project Analysis of Surfaces (Prof. Jarek Rossignac). Prof. Jarek Rossignac (College of Computing at Georgia Tech, USA) [26], Tematiche di ricerca: curvatura multi-scala e segmentazione di superfici tridimensionali. Principali pubblicazioni: [26, 44]. 15 Partecipazione a Comitati Editoriali 15.1 Riviste Internazionali Journal of Advanced Research (Elsevier) (2012-oggi). Computer Graphics Journal (ISRN) (2011-oggi). International Journal of Creative Interfaces and Computer Graphics (IGI-Global) (2009-oggi) Convegni Internazionali Year 2013: (i) Shape Modeling International; (ii) Computer Graphics International; (iii) GRAPP, International Conference on Computer Graphics Theory and Applications; (iv) Spring Conference on Computer Graphics; (v) Patterns; (vi) IADIS WWW/Internet; (vii) AFIN -Fifth International Conference on Advances in Future Internet; (viiii) Third Workshop on 3D Physiological Human 2013; (x) International Workshop on Games and Graphics Year 2012: (i) GRAPP, International Conference on Computer Graphics Theory and Applications; (ii) INFOCOMP - The Second International Conference on Advanced Communications and Computation; (iii) Spring Conference on Computer Graphics; (iv) IADIS Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing; (v) IADIS WWW-Internet. Year 2011: (i) Shape Modeling International; (ii) GRAPP, International Conference on Computer Graphics Theory and Applications; (iii) INFOCOMP - International Conference on Advanced Communications and Computation; (iv) WWW/Internet, IADIS - International Association for Development of the Information Society; (v) Spring Conference on Computer Graphics. Year 2010: (i) Shape Modeling International; (ii) GRAPP, International Conference on Computer Graphics Theory and Applications; (iii) Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing, 12

13 IADIS - International Association for Development of the Information Society; (iv) Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image processing; (v) WWW/Internet, IADIS - International Association for Development of the Information Society; (vi) Spring Conference on Computer Graphics. Year 2009: (i) Shape Modeling International; (ii) GRAPP, International Conference on Computer Graphics Theory and Applications; (iii) Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing, IADIS - International Association for Development of the Information Society; (iv) Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image processing; (v) WWW/Internet, IADIS - International Association for Development of the Information Society; (vi) Spring Conference on Computer Graphics. Year 2008: (i) Shape Modeling International; (ii) Spring Conference on Computer Graphics; (iii) International Conference on Computer Graphics and Applications. Year 2007: (i) Shape Modeling International; (ii) Spring Conference on Computer Graphics. 16 Partecipazione a Comitati Organizzatori Locali di Convegni Internazionali International Conference on Semantics and Digital Media Technologies, Genova, Italia (2007). 1 st International AIM@SHAPE Workshop on Shapes and Semantics (2006). International Convention on Shapes and Solids (2004). Shape Modeling International (2001). 17 Attività di Revisione per Riviste e Conferenze Internazionali 17.1 Riviste Internazionali Computer Graphics Forum (Blackwell-Publisher); Graphical Models (Elsevier Science); Transactions on Visualization and Computer Graphics (IEEE Press); Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (IEEE Press); Computer Aided Design (Elsevier Science); International Journal of Computer Vision (Springer); INS - Information Sciences (Elsevier); The Visual Computer (Springer); International Journal of Computer and Graphics (Elsevier Science); International Journal of Shape Modeling (World Scientific); International Journal of Creative Interfaces and Computer Graphics (IGI-GLOBAL); International Journal of Computer Applications in Technology (Inderscience Publishers); Journal of Computing and Information Science in Engineering (ASME Transactions); Journal of Advanced Research (Cairo University) Conferenze Internazionali Siggraph (ACM Press); Siggraph Asia (ACM Press); Eurographics (Blackwell-Publisher); Visualization (IEEE Press); Pacific Graphics (Springer-Verlag); International Conference on Shape Modeling (IEEE Press); ACM Symposium on Solid Modeling and Applications (ACM Press); Symposium on Geometry Processing (ACM Press); International Conference on Curves and Surfaces (Nashboro Press); Eurographics Workshop on Visual Computing for Biology and Medicine (Blackwell-Publisher); Eurographics Workshop on 3D Object Retrieval (Blackwell- Publisher); Computer Animation and Social Agents Conference; Winter School of Computer Graphics; Spring Conference on Computer Graphics; CAD/Graphics. 18 Competenze Informatiche e Linguistiche Lingue straniere: inglese. FIRST Certificate in English University of Cambridge, ESOL Examination. Linguaggi di programmazione: C/C++, Pascal. Librerie numeriche: LAPACK/ARPACK, BLAS, MATLAB. Sistemi operativi: Linux, MAC OS X, MS Windows XP. 13

14 19 Attività Scientifica La tesi di laurea ha trattato lo studio e l estensione del metodo di regolarizzazione di Tikhonov al caso di operatori differenziali in ambito continuo e numerico; successivamente, il periodo di specializzazione post-lauream, svolto come borsista della Scuola per le Applicazioni della Matematica nell Industria - INdAM, ha integrato la formazione universitaria sui principali temi dell analisi numerica, del calcolo delle probabilità e statistica, e dei principali linguaggi di programmazione. L attività di ricerca è stata principalmente dedicata allo studio di metodi numerici per l elaborazione di immagini e la grafica. Dal 2001 ad oggi, l attività scientifica presso l Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie Informatiche, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Unità Organizzativa di Genova (CNR-IMATI), è principalmente inquadrata nell ambito dell informatica, della matematica applicata e dell analisi numerica, con particolare interesse alla modellazione geometrica e alla grafica computazionale. Più precisamente, le mie attività di ricerca e di insegnamento universitario si sono focalizzate sulla definizione di paradigmi, algoritmi e strutture dati per la modellazione e l analisi di forme digitali e dati multidimensionali. Uno degli aspetti principali di queste attività è fornire un compromesso tra un interpretazione matematicamente rigorosa di modelli continui e le definizione di algoritmi per la modellazione e l analisi di forme. Informalmente, il termine forma digitale si riferisce ad un dato che rappresenta un oggetto reale o virtuale, che è caratterizzato da forma ed estensione nello spazio tridimensionale. Le forme digitali sono inoltre associate a dati multidimensionali; in questo caso, la connotazione multidimensionale è intrinseca alla dimensione del dato (immagini 2D, forme tridimensionali, dati volumetrici e dipendenti dal tempo) e ai tipi di segnali e informazioni concorrenti alla descrizione di un determinato fenomeno o di una data forma. Ad esempio, possiamo considerare l interpolazione 4D di forme tridimensionali la cui geometria e/o topologia varia nel tempo e spazi di modellazione di dimensione arbitraria associati a variabili eterogenee quali le coordinate spaziali, i valori di tessiture RGB, le funzioni scalari, le forme e le funzioni dipendenti da parametri temporali. Le mie attività di ricerca e di insegnamento universitario, che si focalizzano principalmente sulla definizione di un paradigma gerarchico per la modellazione e l analisi di forme tridimensionali digitali e dati multidimensionali, sono organizzate secondo le seguenti linee di ricerca: (i) modellazione topologica e geometrica di forme digitali; (ii) astrazione e analisi semantica di forme tridimensionali; (iii) modellazione e analisi di dati multidimensionali. Per ciascuno dei precedenti ambiti di ricerca, si riporta di seguito una descrizione dell attività svolta, i principali contributi rispetto allo stato dell arte, le relative pubblicazioni e collaborazioni. Complessivamente, l attività svolta include: 30 pubblicazioni su riviste e libri internazionali, 20 articoli in atti di convegni internazionali, 1 brevetto software, 7 comunicazioni a convegni internazionali, Modellazione topologica e geometrica di forme digitali La mie attività di ricerca relative alla definizione e allo studio di rappresentazioni continue e discrete per la modellazione topologica e geometrica di forme digitali tridimensionali e dati multidimensionali sono organizzate come segue: (i) approssimazione e regolarizzazione vincolata e non-vincolata di funzioni scalari, superfici tridimensionali e dati multidimensionali, (ii) parametrizzazione locale e globale di forme tridimensionali, (iii) dualità per superfici triangolate. Approssimazione e regolarizzazione vincolata e non-vincolata di funzioni scalari, superfici tridimensionali e dati multidimensionali [4, 15, 16, 31, 33, 34] In questa attività di ricerca, è stata trattata l approssimazione e la regolarizzazione vincolata, non-vincolata di funzioni scalari, forme tridimensionali e dati multidimensionali; vincoli di interpolazione e ai minimi quadrati sono stati utilizzati per preservare le caratteristiche geometriche e/o differenziali dei dati in input [15]. L idea principale è di combinare l approssimazione ai minimi quadrati e la regolarizzazione di Tikhonov con le proprietà spettrali della matrice Laplaciana associata a forme tridimensionali [16]. Utilizzando l approssimazione dell operatore di Laplace- Beltrami agli elementi finiti lineari, in [4, 31] è stata ottenuta una discretizzazione del nucleo del calore che è lineare, stabile rispetto ad un campionamento non-uniforme della superficie in input, e covariante rispetto 14

15 a trasformazioni di scala della superficie. Rispetto allo stato dell arte, quest ultima proprietà rende il nucleo proposto particolarmente adatto per l analisi e il confronto di forme tridimensionali [33, 34]. Parametrizzazione locale e globale di forme tridimensionali [12, 18, 25, 37]. Per la parametrizzazione locale [25] e l approssimazione [12] di forme tridimensionali arbitrarie e rappresentate con mesh triangolari, è stata proposta una decomposizione topologica della superficie in regioni di genere zero indotte da una funzione scalare f : M R. La parte innovativa di questo approccio è la definizione di un raffinamento iterativo della forma tridimensionale a partire da un insieme di regioni che sono utilizzate per approssimare la forma originale fino ad un determinato errore di approssimazione. Per la parametrizzazione globale [18] di superfici chiuse o con bordo, la soluzione proposta è di calcolare il relativo grafo di taglio (i) utilizzando l insieme delle curve di livello di una funzione scalare f : M R associate ai manici topologici di M, e (ii) completando tale grafo attraverso un embedding della superficie di genere zero precedentemente ottenuta sul piano. Per il calcolo di una famiglia di generatori topologici [37] di una superficie arbitraria, la costruzione di funzioni scalari armoniche è stata combinata con la costruzione del relativo complesso di Morse-Smale. Dualità per superfici triangolate [28]. Le proprietà topologiche di una mesh triangolare M sono state studiate analizzando le relazioni combinatorie tra M e la sua rappresentazione duale [28] Astrazione e analisi semantica di forme tridimensionali La ricerca relativa all astrazione di forme tridimensionali digitali e l estrazione del loro contenuto semantico è organizzata come segue: (i) modellazione, analisi e confronto di funzioni scalari, (ii) descrittori topologici e statistici per l analisi e il confronto di forma, (iii) segmentazione, annotazione e visualizzazione semantica. Modellazione, analisi e confronto di funzioni scalari [2, 7, 13, 17, 19, 20, 39, 40]. Recentemente, è stata studiata l approssimazione di forme tridimensionali [19, 20, 40] e dati multidimensionali [2, 13] mediante rappresentazioni implicite con funzioni di base radiali, che permettono di ottenere un elevata accuratezza di approssimazione mediante rappresentazioni sparse. In [7], è stata proposta la definizione, l estrazione di isocontorni e la visualizzazione di funzioni scalari definite su nuvole di punti. Inoltre, il confronto di un insieme di funzioni scalari attraverso la valutazione della loro indipendenza è stato discusso in [17]. Nel 2012, i risultati di queste attività di ricerca sono stati presentati nel (i) Corso 3D Shape Modeling and Analysis Through Functional and Metric Spaces, organizzato nell ambito della Scuola 3-D Geometry/Imaging Summer School, presso la Kunming University of Science and Technology, (Yunnan, Cina) e (ii) il Corso Spectral, Curvature Flow Surface- and Volume-Based Techniques for Shape Modeling and Analysis, organizzato nell ambito della Conferenza Shape Modeling International, 2012, presso l Università di College Station, Texas, USA. Diversi di questi risultati scientifici sono stati presentati nell Eurographics 2007 Tutorial 3D Shape description and matching based on properties of real functions [39]. Descrittori topologici e statistici per l analisi ed il confronto di forma [3, 8, 9, 11, 14, 21, 23, 27, 29, 32, 35, 36, 38, 43, 45, 48, 49]. In queste attività di ricerca, mi sono occupato del calcolo del grafo di Reeb R G di una funzione scalare f : M R, definita su una superficie M rappresentata mediante una mesh triangolare [14, 16, 36] o un insieme di punti [8]. L approccio proposto [14, 36] calcola il grafo di Reeb con un numero minimale di nodi; infatti, ogni nodo di R G è associato a un massimo o minimo di f o ad una componente connessa di M associata alla curva di livello di un punto di sella di f. In questo modo, il grafo di Reeb è allineato con una segmentazione topologica di M in regioni di genere zero e il suo calcolo richiede un tempo O(sn), dove n e s è il numero di vertici e punti di sella di M e f, rispettivamente. Questo costo computazionale è inferiore al costo O(nlogn) dei precedenti lavori [29, 45, 48, 49] e dei metodi dello stato dell arte. In [3, 14, 16, 36], sono stati inoltre discusse le principali proprietà delle funzioni armoniche e delle autofunzioni della matrice Laplaciana per il calcolo di grafi di Reeb e descrittori astratti per l analisi topologica e il confronto di forma. Rappresentazioni scheletali per l animazione e la presa di oggetti tridimensionali sono stati definiti in [38, 43]. Infine, sono stati proposti metodi di confronto di forma basati su descrittori topologici [21, 23, 27, 29, 38, 45, 48, 49], statistici [11] e su tecniche di machine learning [9, 32]. Oltre il confronto di forma, sono state trattate alcune applicazioni in ambito di sicurezza attraverso tecniche di riconoscimento facciale [35]. Segmentazione di forma, annotazione e visualizzaizione semantica [10, 16, 22, 23, 24, 25, 26, 30, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 50]. La mia ricerca si è focalizzata sull estrazione di linee caratteristiche [30, 15

16 47, 48, 50], la segmentazione di forma [26, 44, 46], e il calcolo di descrittori strutturali costruiti a partire da (i) segmentazione multi-scala di forme tridimensionali rappresentate come triangolazioni [22, 23, 26, 41, 42, 44, 46] e nuvole di punti [10], (ii) decomposizione topologica in regioni di genere zero [16, 23, 25]. Queste decomposizioni topologiche sono state utilizzate per la parametrizzazione locale [25], il confronto di forma [16, 27], l analisi di umani virtuali [22, 38] e la presa di oggetti [43] mediante descrizioni semantiche [24] Modellazione e analisi di dati multidimensionali Sviluppo di un paradigma unificato per la modellazione e l analisi dei dati multidimensionali [5, 6, 13, 19, 40] A partire dalla varietà dei dati di input in termini di dimensionalità, rappresentazioni, e topologia, la mia attività di ricerca in corso è principalmente focalizzata sulla modellazione e l analisi dei dati multidimensionali. L obiettivo finale è quello di fornire un paradigma unificato per(i) la modellazione e analisi di dati multidimensionali [5, 13, 19], senza ipotesi/vincoli sulla loro dimensione, rappresentazione, e topologia, (ii) la gestione di dati dipendenti dal tempo e con attributi [6, 40], che sono rappresentati come funzioni scalari e vettoriali. Gli elementi costitutivi del paradigma proposto riguardano l approssimazione in spazi di Hilbert a nucleo riproducente, la regolarizzazione di Tikhonov, e il machine learning; la discretizzazione proposta è principalmente legata allo studio dello spettro di matrici sparse e alla risoluzione di sistemi lineari. 20 Elenco Completo delle Pubblicazioni Riferimenti bibliografici 20.1 Articoli su Riviste Internazionali [1] Patanè G. wfem Heat Kernel: Discretization and Applications to Shape Analysis and Retrieval. In: Computer Aided Geometric Design, Vol. 30, Issue 3, March 2013, pp [2] Patanè G. Multi-Resolutive Sparse Approximations of d-dimensional Data. In: International Journal of Computer Vision, Vol. 117, Issue 4, April 2013, pp [3] Patanè G., Spagnuolo M. An Interactive Analysis of Harmonic and Diffusion Equations on Discrete 3D Shapes. In: Computer & Graphics, Vol. 37, Issue 5, August 2013, pp [4] Patanè G., Spagnuolo M. Heat Diffusion Kernel and Distance on Surface Meshes and Point Sets. In: Computer & Graphics, Vol. 37, Issue 6, October 2013, pp [5] Patanè G. Spagnuolo M. Local Approximation of Scalar Functions on 3D Shapes and Volumetric Data. In: Computer & Graphics, 36, Issue 5, August 2012, pp [6] Patanè G. Fuzzy transform and least-squares approximation: analogies, differences, and generalizations. In: Fuzzy Sets and Systems, Vol. 180, 2011, Issue 1, pages [7] Patanè G., Falcidieno B. Defining, contouring, and visualizing scalar functions on point-sampled surfaces. In: Computer Aided Design, Vol. 43, 2011, pp [8] Natali M., Biasotti S., Patanè G., Falcidieno B. Graph-based representations of point clouds. In: Graphical Models, Vol. 73, 2011, pp [9] Marini S., Patanè G., Spagnuolo M., Falcidieno B. Spectral feature selection for shape characterization and classification. In: The Visual Computer Journal, Vol. 27, Issue 11, 2011, pp [10] Attene M., Patanè G. Hierarchical Structure Recovery of Point-Sampled Surfaces. In: Computer Graphics Forum, Vol. 29, Issue 6, 2010, pp [11] Ruggeri M. R., Patanè G., Spagnuolo M., Saupe D. Spectral-driven isometry-invariant matching of 3D shapes. In: International Journal of Computer Vision, Vol. 89, Numbers 2-3/2010. [12] Biasotti S., Patanè G., Spagnuolo M., Falcidieno B., Barequet G. Shape Approximation by Differential Properties of Scalar Functions. In: Computer & Graphics, vol. 34, pages ,