Descrizione della commessa "Metodi e algoritmi efficienti per la risoluzione di problemi complessi (ICT.P11.011)"

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  • Descrizione della commessa "Metodi e algoritmi efficienti per la risoluzione di problemi complessi (ICT.P11.011)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La ricaduta principale della ricerca relativa alla prima tematica é quella di fornire agli operatori del settore strumenti avanzati per monitorare lo stato del World Wide Web e poter così offrire agli utenti servizi migliori e personalizzati, sia per esigenze specifiche, sia per una visione globale degli andamenti e delle tendenze nello sviluppo del WWW. Per quanto riguarda la seconda tematica, i protocolli sviluppati potranno essere molto utili per migliorare le prestazioni di reti wireless di tipo Mesh, e per consentire una effettiva utilizzazione delle reti veicolari. Le attivita' sulle smart cities permetteranno il miglioramento della mobilita' urbana grazie all'utilizzo estensivo di tecnologie digitali. Le attività di divulgazione scientifica relativamente alle tematiche nel punto 5. permetteranno ad un ampio pubblico e soprattutto a giovani delle scuole secondarie di avvicinarsi ad argomenti tanto interessanti quanto ostici se presentati in modo classico. (literal)
Strumentazione
  • Le attività di analisi del web si appoggiano (oltre che su postazioni personali dedicate) ad un cluster di calcolo acquisito nell'ambito di altri progetti correlati. Al momento e' in corso l'acquisizione di un primo server dedicato all'analisi dei dati. Per quanto riguarda la seconda tematica di ricerca, si utilizzano simulatori di reti wireless di medio/grandi dimensioni. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca affrontate in questa commessa riguardano differenti settori applicativi e si articolano in: 1. Algoritmica per Web: 1.1 Analisi di big data provenienti dal Web; 1.2 Web Information Retrieval; 1.3 Analisi di reti sociali. 2. Algoritmica per Reti Wireless e Smart Cities: 2.1 Algoritmi per reti MIMO; 2.2 Valutazione delle prestazioni in reti wireless veicolari; 2.3 Algoritmi per la propagazione dell'informazione in reti opportunistiche. 2.4 Algoritmi peer-to-peer e geographic hash tables in reti wireless. 2.5 Algoritmi per la gestione della mobilità urbana nelle Smart cities 3. Metodi numerici per problemi di grandi dimensioni: 3.1 Metodi di regolarizzazione per problemi discreti mal posti con applicazione alla ricostruzione di immagini; 3.2 Soluzione di sistemi lineari con matrici strutturate e non strutturate. 3.3 Metodi di decomposizione di domini e applicazioni. 4. Sviluppo di strumenti informatici per l'analisi dei dati di espressione del genoma umano. 5. Viene inoltre svolta una attività di divulgazione scientifica principalmente nei seguenti settori: Logica, Teoria dei giochi, Crittografia e Finanza Matematica (literal)
Competenze
  • Le competenze, presenti nella commessa e rilevanti ai fini del suo svolgimento, sono nei seguenti settori: algoritmica, analisi numerica, matematica discreta, teoria dei grafi, geometria e complessità computazionale, modellistica differenziale, calcolo scientifico ad alte prestazioni. In particolare per quanto riguarda la seconda tematica il gruppo di ricerca ha acquisito negli anni una notevole competenza nello studio di proprietà fondamentali (connettività, capacità, tempo di vita della rete , modellazione della mobilità ecc.) ed algoritmi per altri tipi di reti wireless, come le reti ad hoc e di sensori. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Dallo studio del web é possibile per aziende specializzate intercettare cambiamenti sociali e tecnologici che possano indurle ad iniziare un \"Business Process Re-engeneering\". In tal senso, quindi, lo studio del web non ha un impatto diretto nel processo produttivo, ma in come il processo dovrebbe evolvere per rispondere alle nuove esigenze imposte dai cambiamenti sociali e tecnologici. Le attività svolte nell'ambito del calcolo scientifico ad alte prestazioni consentono di sviluppare metodologie e codici di calcolo per il trattamento efficiente di problemi applicativi, provenienti dagli ambienti di produzione. Tali metodologie, accompagnate dai relativi codici di calcolo, possono facilitare l'impiego di tecniche di high performance computing negli ambienti produttivi, aumentandone la competitività e la capacità di affrontare problemi sempre più rilevanti. (literal)
Tecnologie
  • La tecnologia principe nell'analisi del web é quella del crawling dei dati avendo cura di progettare database ottimizzati per le elaborazioni successive. In particolare deve essere possibile sia accedere al modello \"grafo\" o rete sociale tipico del web, sia a modelli che evidenzino i testi favorendo analisi più specifiche dell'information retrieval. Nel caso delle reti veicolari, le tecnologie utilizzate sono 802.11p (per comunicazione radio fra veicoli), e tecnologia integrata GIS/GPS per la misurazione automatica dei tempi di percorrenza stradali. Nel caso delle reti MIMO, le tecnologie utilizzate sono software defined radios e IEEE 802.11.n In relazione alla terza tematica saranno utilizzate tecnologie di calcolo avanzato e tecniche di parallelizzazione. (literal)
Obiettivi
  • L'obiettivo primario della ricerca legata alla tematica dell'analisi del web e' lo studio di fenomeni di natura sociale, economica e tecnologica (in particolare del sistema Italia) mediante lo sviluppo di algoritmi efficienti e scalabili per il reperimento e l'analisi di big data provenienti dal Web. Gli obiettivi delle attività di ricerca legate alle reti wireless sono la definizione, analisi, e validazione tramite simulazione e misurazioni sul campo (per reti veicolari e MIMO) di algoritmi efficienti per i filoni di ricerca 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 sopra elencati. Per quanto riguarda la terza tematica, l'obiettivo fondamentale e' l'analisi e sintesi di algoritmi efficienti per la risoluzione dei problemi 3.1, 3.2 e 3.3 in relazione anche a sistemi di calcolo ad alte prestazioni. (literal)
Stato dell'arte
  • 1.La business intelligence su Web è una disciplina che consente di valutare e quantificare l'evoluzione di fenomeni sociali, economici e tecnologici mediante l'analisi di big-data provenienti dal web. Nonostante i rapporti stretti con l'Information Retrieval classico, nuovi problemi e nuove aree applicative rappresentano un'opportunità per lo sviluppo di algoritmi specializzati per i quali l'efficienza computazionale ha un ruolo chiave. 2.Per quanto concerne la tematica 2,la ricerca puo'dare ancora risultati significativi, sia riguardo alle tecniche di analisi che riguardo allo sviluppo di algoritmi/euristiche efficienti,in termini di complessità computazionale e di overhead di comunicazione. 3.La terza tematica si colloca in un filone classico, ricco di risultati e di consolidati gruppi di ricerca nazionali ed esteri,nel quale è possibile comunque dare contributi con idee originali. La conoscenza delle metodologie e degli algoritmi,in funzione delle nuove architetture per il calcolo ad alte prestazioni, sono di importanza strategica per la simulazione di problemi applicativi provenienti da ambienti di produzione e la diffusione, in tali ambienti, di architetture di supercalcolo. (literal)
Tecniche di indagine
  • In riferimento alla prima tematica verrà adottata la seguente metodologia: raccolta di grandi quantità di dati dal WWW e predisposizione di prototipi ad alta prestazione in termini di scalabilità e qualità dell'output per la dimostrazione dell'efficacia pratica dei concetti algoritmici elaborati. Per quanto riguarda la seconda tematica, utilizzeremo tecniche di indagine di tipo analitico e probabilistico, che saranno utilizzate per lo sviluppo di algoritmi/protocolli ottimali. Allo stesso tempo, le soluzioni proposte verrano validate tramite simulazioni e tramite misurazioni sul campo (attività sulle reti veicolari e reti MIMO), e tramite validazione basate su grandi insiemi di dati (smart cities). In riferimento alla terza tematica, in combinazione con archiretture di supercalcolo verrà effettuata analisi del grado di parallelismo dell'algoritmo e scelta del paradigma di programmazione. Valutazione delle prestazioni sia dal punto di vista numerico, che computazionale. (literal)
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