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UNITÀ DI RICERCA ALGORITHMS AND COMPUTATIONAL MATHEMATICS
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ALGORITHMS AND COMPUTATIONAL MATHEMATICS UNITÀ DI RICERCA
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Ricerca

Biologia computazionale


Questo filone di ricerca dell’unità ha come obiettivo lo sviluppo di algoritmi efficienti e scalabili per l’analisi di dati biologici e genomici, per derivare in tempi brevi conoscenza di alta qualità in vari ambiti. Tra questi possiamo citare l’estrazione di motivi semplici e strutturati, l’identificazione ed estrazione di tandem repeat, l’analisi di dati di espressione genica da microarray, l’analisi di aplotipi, l’analisi di reti metaboliche e la classificazione di malattie attraverso profili di espressioni geniche.

Un altro filone di ricerca si concentra sulle varie fasi del sequenziamento del RNA per proporre nuovi approcci algoritmici, in particolare attraverso tecniche di data preprocessing e normalizzazione, algoritmi per l’analisi differenziale e metodi per la creazione di pannelli specifici di biomarcatori. 

Lavoriamo anche alla ricerca di soluzioni computazionali e modelli per la caratterizzazione del ruolo funzionale dei microRNAs in patologie cardiache e come biomarcatori non invasivi circolanti per il monitoraggio terapeutico di pazienti oncologici o diabetici.



Smart mobility


Lo scopo di questa attività di ricerca è migliorare la mobilità urbana e ridurne l’impatto ambientale ed economico. Studiamo per questo i benefici prodotti dalla cosiddetta “sharing economy” nel trasporto urbano, considerando la condivisione di viaggi e/o di veicoli e l’impatto della micromobilità e dei veicoli a guida autonoma sull’infrastruttura cittadina.

Affrontiamo inoltre il problema di gestire efficientemente flotte di veicoli, sia dal punto di vista dell’impatto di una possibile elettrificazione, sia dal punto di vista dell’ottimizzazione degli algoritmi di ride sharing. Anche il “fattore umano” viene preso in considerazione da diverse angolazioni: affrontando i problemi collegati alla navigazione pedonale in ambito urbano, studiando caratterizzazioni del “driver behavior”, e valutando l’impatto dell’applicazione della privacy (information location) sui sistemi di mobilità condivisa, sia in termini di efficienza che di qualità del servizio.



Algoritmica per reti wireless


Studiamo le proprietà fondamentali delle reti wireless, come connettività, interferenza radio, tempo di vita della rete, distribuzione spaziale dei nodi in presenza di mobilità, propagazione di messaggi safety-critical nelle reti veicolari. In particolare ci concentriamo sui protocolli per reti wireless di nuova generazione, attraverso l’analisi di meccanismi per comunicazioni device-to-device in reti cellulari e la sintesi di algoritmi scalabili ed efficienti per l’allocazione delle risorse nei sistemi con comunicazioni ultra-affidabili a bassa latenza (URLLC), con applicazioni nell’ambito dell’Internet of Things e Industria 4.0.



Fenomeni epidemici in reti complesse


Questo filone di ricerca, che interseca sia quello relativo alle reti wireless sia quello relativo alla smart mobility, prevede uno studio analitico sulla diffusione di fenomeni epidemici in reti complesse, con particolare attenzione all’efficacia e all’impatto delle principali strategie di contenimento sul funzionamento della rete stessa.
In particolare studiamo i sistemi wireless innovativi in grado di monitorare il traffico su scala urbana e proporre efficaci strategie di commuting multimodale, che tengano conto sia degli aspetti ambientali che delle recenti restrizioni dovute alla situazione pandemica.



Metodi numerici per problemi di grandi dimensioni


In questo ambito l’attività di ricerca è prevalentemente di base. Alcune delle tematiche studiate di recente sono: analisi e sintesi di algoritmi per la risoluzione di sistemi lineari di grandi dimensioni; studio delle proprietà regolarizzanti di metodi iterativi per problemi mal condizionati  con applicazione alla ricostruzione di immagini; studio di metodi “fast” e  “superfast” per la risoluzione di sistemi lineari con struttura; sintesi di algoritmi per la fattorizzazione non-negativa di matrici (NMF).



Divulgazione scientifica


L’attività di divulgazione scientifica riguarda principalmente tematiche di logica, teoria dei giochi, crittografia e algoritmi. Tale attività prevede presentazioni presso le scuole e la pubblicazione di libri e di articoli su riviste divulgative.