Institute of intelligent systems for automation (ISSIA)

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  • Institute of intelligent systems for automation (ISSIA) (literal)
  • Istituto di studi sui sistemi intelligenti per l'automazione (ISSIA) (literal)
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  • L'Istituto di Studi sui Sistemi Intelligenti per l'Automazione (ISSIA) nasce nell'Aprile 2002, in seguito alla ristrutturazione nazionale del CNR, ed è organizzato come segue: -Sede principale di Bari, corrispondente all'ex Istituto Elaborazione Segnali ed Immagini. Tale organo aveva consolidato negli anni alcune linee di ricerca con fondamenti culturali dominanti dell’informatica, della fisica, e della cibernetica, nei campi prevalenti dell’Elaborazione Digitale dei Segnali e delle Immagini. La ricerca in tale settore,che è risultato trasversale a diverse discipline delle scienze, ha consentito di rivoluzionare le modalità di approccio all’analisi dei segnali e delle immagini, consentendo di descrivere fenomeni fisici complessi in termini sempre più quantitativi anziché qualitativi o euristici. Inoltre l’Istituto continua a svolgere un ruolo primario nella gestione e nello sviluppo dell’infrastruttura di rete e dei servizi telematici erogati agli Organi CNR, ponendosi anche come punto di riferimento tecnico nei confronti della rete GARR, per la connettività geografica, e verso il Servizio Reti di Comunicazione dell’Amministrazione Centrale. -Unità organizzativa di Palermo, corrispondente all'ex Centro di Studi sulla Affidabilità Sicurezza e Diagnostica dei Sistemi Elettrici di Potenza. Tale Organo ha consolidato ricerche nell'ambito degli azionamenti elettrici con particolare riguardo alla Caratterizzazione, Identificazione, Controllo, Diagnostica e realizzazioni prototipali di azionamenti elettrici con motori rotanti e lineari; nell'ambito della ottimizzazione della conversione e dell'utilizzo dell'energia elettrica proveniente da fonti primarie rinnovabili (eoliche e fotovoltaiche) e nell'ambito della Compatibilità Elettromagnetica (EMC) con particolare riguardo alla compatibilità elettromagnetica di dispositivi elettrici ed elettronici; alle interazioni fra campi elettromagnetici e sistemi biologici altre che all'inquinamento elettromagnetico. -Unità organizzativa di Genova, corrispondente all'ex Istituto di Automazione Navale. Tale Organo ha da tempo consolidato il suo impegno verso i settori tematici dei sistemi marini, marittimi e spaziali, trasferendo l'innovazione prodotta nelle varie applicazioni di: automatica, robotica e telescienza; manipolatori subacquei; tecnologie, strumentazioni e sistemi per il monitoraggio ambientale marino; sistemi di acquisizione e processing di dati da comunicazioni satellitari; telematica marittima, logistica nei trasporti. Con l'ISSIA l'Ente ha consolidato la forte interdisciplinarità e la complementarietà delle tematiche di ricerca dei tre Organi preesistenti. Il nuovo Istituto si caratterizza per l'avanzamento della conoscenza e le relative ricadute industriali e sociali, nel settore dei Sistemi intelligenti con prevalente interesse alle seguenti aree tematiche di ricerca: Macrotema_1: Robotica finalizzata allo sviluppo di macchine intelligenti in grado di percepire ed agire autonomamente in ambienti reali poco strutturati e caratterizzati da incertezza. Macrotema_2: Automazione per l’incremento di prestazioni, produttività e sicurezza di sistemi complessi. Macrotema_3: Elaborazione di segnali ed immagini nell’ambito di sistemi integrati hardware e software per l’acquisizione ed il trattamento di informazioni multispettrali, multitemporali e multipiattaforma. Macrotema_4: Sistemi di misura e di supporto alle decisioni basati su tecniche di soft-computing per applicazioni complesse. PECULIARITA' dell'ISTITUTO ISSIA In diversi settori è sempre più crescente lo sviluppo di cosiddetti Sistemi Intelligenti (Agenti Intelligenti), innovativi ed utili per migliorare la qualità della vita, la competitività e le modalità di produzione delle imprese, per monitorizzare e valutare l’impatto ambientale, per rendere più efficiente le attività di servizio e di gestione delle varie amministrazioni pubbliche locali e nazionali. Un sistema intelligente, indipendentemente dal campo di impiego, può essere schematizzato in tre componenti essenziali dove: il primo interagisce con l’ambiente per l’acquisizione dei dati del dominio di interesse, utilizzando sensori adeguati; il secondo interpreta ed apprende gli oggetti complessi del mondo; ed il terzo sceglie le azioni più appropriate per risolvere il problema. Lo studio e sviluppo di sistemi intelligenti complessi comporta la nascita di nuove opportunità scientifiche a linee di ricerca interdisciplinari dell’informatica (elaborazione dell’informazione), della fisica (ottica ed interazione luce-materia), della cibernetica (modelli computazionali neurali), dell’ingegneria elettrica ed elettronica (sensori, attuatori e controllo e azionamenti elettrici, elettronica di potenza, compatibilità elettromagnetica) e meccanica, della intelligenza artificiale, della elaborazione digitale dei segnali e delle immagini, della robotica ed automazione, e della ricerca operativa. Tali opportunità scientifiche si armonizzano in parte con l’attività di ricerca di base, orientata in particolare all’avanzamento della conoscenza ed in parte con l’attività di ricerca applicata, rivolta maggiormente agli aspetti realizzativi e di trasferimento tecnologico per varie applicazioni di interesse sociale ed industriale. La ricerca di base, con valenza di tipo interdisciplinare, è rivolta ai paradigmi innovativi derivanti: dall’intelligenza artificiale, dalla teoria dell’informazione, dall’automatica, dalle metodologie di controllo e diagnostica di azionamenti elettrici, dalla teoria della probabilità e dalla statistica, dalla teoria della complessità computazionale e dai modelli neurobiologici dell’apprendimento; dai modelli di formazione delle immagini, studiando l’interazione radiazione materia anche in presenza di moto relativo tra lo specifico sensore considerato e la scena; dai metodi basati su regole simboliche, compresa la logica fuzzy, quando i dati del problema risultano vaghi e contraddittori; dallo studio e trattamento dei dati rumorosi; dall'analisi dei meccanismi di generazione e propagazione dei disturbielettromagnetici. La ricerca applicata utilizza tali paradigmi nella realizzazione e sperimentazione di metodologie di apprendimento per: la guida autonoma di un veicolo (pianificazione e controllo); il controllo autonomo di un braccio robotico; la classificazione automatica di strutture di dati (territoriali e ambientali) da diverse tipologie di immagini; la ricostruzione tridimensionale degli oggetti della scena; l’estrazione automatica di informazioni significative dall’analisi di grosse banche dati settoriali (biomediche, industriali, dei beni culturali, ecc.); la logistica (movimentazione containers, beni e persone, e trasporto intermodale); la diagnosi di guasto di impianti industriali; la conversione energetica elettromeccanica e la compatibilità elettromagnetica. L'Istituto è coinvolto anche nello sviluppo di Tecnologie Abilitanti, orientate alla realizzazione ed alla sperimentazione di specifici Sistemi Autonomi Intelligenti, che operino nel mondo fisico (come un veicolo o un robot, che si muova, per esempio, in ambiente domestico o dedicato al controllo del territorio o di una cella robotizzata), oppure immersi nel mondo virtuale e rappresentati da un insieme di programmi eseguibili su uno o più calcolatori, tra loro interconnessi e chiamati Agenti Software, come nel caso di un agente dedicato alla ricerca automatica di informazioni da complesse banche dati o da sequenze di immagini multispettrali e multitemporali. Lo sviluppo di Sistemi Autonomi Intelligenti è stimolato in particolare dalle limitazioni dei sistemi tradizionali, che non operano correttamente quando la conoscenza (dati, regole e modelli) non è esatta oppure è parziale oppure è incerta, quando l’ambiente si modifica ed il sistema si trova in situazioni non previste prima e con una pianificazione non più adeguata, ed infine, soprattutto, quando i dati sensoriali acquisiti sono incompleti e non precisi, con l’impossibilità di predire l’errore associato alle singole misure. Una sfida della ricerca mondiale per lo sviluppo di sistemi intelligenti è quello di trovare le euristiche adeguate (non necessariamente ottimali) e farle apprendere automaticamente, al fine di associare in modo ottimale i dati sensoriali di input alle possibili soluzioni del problema, di cui non si conosce a priori una soluzione ottimale. Alcune “Tecnologie Abilitanti” saranno fruibili solo attraverso l’integrazione di competenze interdisciplinari rivolte allo sviluppo e sperimentazione di Metodologie Innovative che dovrebbero tentare di integrare i paradigmi simbolici tradizionali, basati su regole e processi inferenziali, con paradigmi non simbolici in analogia a quanto avviene nel modello neurale naturale, dove la conoscenza è elaborata attraverso i cambi di stato di neuroni che costituiscono la struttura di supporto di un concetto o di un oggetto. Normalmente le soluzioni sono molteplici ed il problema diventa come ricercare la soluzione ottimale nello spazio delle soluzioni possibili. La chiave del problema di ricerca è affidata alla scelta delle regole euristiche apprese con l’esperienza e la ragionevolezza, specialmente quando non è ben conosciuta una precisa modellistica fisico-matematica. L’approccio euristico non garantisce la selezione della soluzione ottimale ma consente, normalmente, di risolvere il problema in tempi ragionevoli. Le regole euristiche sono apprese dal sistema intelligente utilizzando dati storici ed esempi di soluzioni che hanno trovato un riscontro positivo nello specifico contesto considerato. Le ricerche orientate mirano a sviluppare metodi di apprendimento delle regole euristiche ed in molte applicazioni può risultare utile cercare anche soluzioni parziali. L’esistenza di diversi metodi (statistici, fuzzy, neurali, evolutivi, rinforzo) e la loro combinazione, permetterebbe di realizzare vari approcci differenziati di apprendimento, sperimentando in tal modo una diversità di sistemi intelligenti. Per esempio i metodi fuzzy sono idonei a rappresentare l’euristica e le regole del senso comune. I metodi inferenziali fuzzy applicano tali regole ai dati per generare una soluzione. I metodi neurali sono efficienti per apprendere l’euristica dei dati storici se disponibili. I sistemi fuzzy e le reti neurali sono approssimatori universali nel senso che per una data funzione costo, esiste un sistema fuzzy e un sistema neurale che approssimano la soluzione cercata a diversi livelli di accuratezza. I sistemi intelligenti che, nei laboratori internazionali di ricerca più prestigiosi, si stanno sviluppando riguardano il riconoscimento e la ricostruzione degli oggetti 2D e 3D, la classificazione, l’elaborazione delle immagini, la pianificazione e controllo di un veicolo autonomo, il monitoraggio di parametri ambientali, e diversi altri casi di studio che mirano a risolvere problemi concreti complessi con possibili ricadute tecnologiche innovative. In tale ambito, le ricerche di maggior rilievo svolte dall'Istituto sono le seguenti: Sede di Bari -Modelli di apprendimento automatico per la navigazione autonoma (Controllo adattivo e navigazione reattiva); -Studio ed implementazione di algoritmi innovativi per i problemi di autolocalizzazione del veicolo, dell'egomotion e dei comportamenti reattivi per l'associazione ottimale sensori-azioni mediante la selezione automatica di regole fuzzy ed i comportamenti adattivi semplici quali evitare ostacoli, inseguire muro, attraversare porta, corridoio, ecc. -Sperimentazione di algoritmi di comportamento basati su diverse metodologie, quali l'apprendimento neurale e la programmazione genetica, e su paradigmi di apprendimento con rinforzo che realizzano comportamenti con una buona capacità di auto organizzare l'associazione stato-azione; -Metodologie di apprendimento per lo sviluppo di macchine di visione intelligenti, finalizzate all'ispezionamento di manufatti industriali e non, con algoritmi di visione artificiale e metodologie di analisi di superficie basate sulla classificazione di tessitura (ispezione 2D). -Analisi di immagini tempo varianti per diverse applicazioni: telesorveglianza di siti civili, ispezioni di condotte sottomarine, ecc.; -Modelli computazionali specializzati al trattamento dei segnali e delle immagini anche nel contesto tempo reale; -Realizzazione di un sistema automatico di rilevazione del goal reale nel gioco del calcio; -Sistema intelligente per la sorveglianza ed il monitoraggio dell'Area Archeologica di ARPI; -Infrastrutture telematiche su larga scala, servizi Internet-based, sicurezza delle reti e dei sistemi; -Metodologie per l’interferometria SAR e l’interferometria SAR ;differenziale, soprattutto in relazione agli aspetti di integrazione di dati multifrequenza e multibaseline; -Analisi di sequenze di immagini SAR tempo varianti, per il monitoraggio e la gestione di calamità naturali; -Definizione e simulazione di sensori a microonde dalle caratteristiche avanzate; -Calcolo ad alte prestazioni per l’elaborazione del segnale e delle immagini; -Classificazione supervisionata e non supervisionata con modelli computazionali di soft computing; -Stima di parametri; -Metodi per la soluzione di Problemi Inversi; -Classificazione di dati multispettrali e multitemporali per l’analisi e l’assetto del territorio. -Analisi di immagini telerilevate: impiego di paradigmi computazionali neurali, tecniche statistiche, tecniche di rilassamento stocastico, tecniche di segmentazione neurofuzzy e processori basati su logica fuzzy; -Algoritmi di retrieval basati su reti neurali per l'estrazione dei parametri geofisici del terreno da dati SAR; -Rilievi spettroradiometrici di superfici naturali in Antartide con dati telerilevati; -Analisi delle potenzialita' del sistema COSMO SkyMed per il monitoraggio delle frane. Unità organizzativa di PALERMO - Sviluppo e implementazione su microprocessore di algoritmi di controllo di tipo sensorless per azionamenti elettrici con motori rotanti tradizionali. - Sviluppo e implementazione di metodologie per la stima del flusso di motori asincroni alimentati a bassa frequenza (tecniche di regressione usate nell’ambito dell’identificazione lineare e non lineare, tecniche basate su osservatori di flusso). - Sviluppo e implementazione di nuove metodologie basate sul soft-computing e su nuove tecniche matematiche di regressione per la diagnostica di azionamenti elettrici. - Sviluppo e implementazione di tecniche di controllo di azionamenti elettrici con motori a struttura innovativa per applicazioni specifiche nel campo del trasporto e della movimentazione. - Sviluppo e implementazione di modelli matematici di motori a struttura non convenzionale - Realizzazioni prototipali di motori a struttura non convenzionale. - Sviluppo di tecniche di controllo vettoriale di motori lineari asincroni e verifica sperimentalmente dei risultati ottenuti in simulazione. - Sviluppo di metodologie di prove di EMC dei sistemi di controllo e gestione a microprocessore degli azionamenti per veicoli elettrici. - Conversione ottimizzata di fonti energetiche primarie rinnovabili in energia elettrica. - Validazione sperimentale e affinamento dei modelli matematici di EMC degli azionamenti elettrici nei sistemi di trasporto. - Studio della Compatibilita’ elettromagnetica di apparecchiature elettriche ed elettroniche in presenza di campi elettromagnetici emessi da sorgenti per radiocomunicazione nei sistemi i trasporto. - Studio delle interazioni fra campi elettromagnetici e organismi biologici Unità organizzativa di GENOVA -navigazione ( identificazione di modelli dinamici di navi ); ottimizzazione della rotta di navi; sistemi anticollisione; autopiloti dinamici adattivi; ottimizzazione del punto nave automatico da diversi sistemi di radio – localizzazione; -applicazioni di sistemi distribuiti a microprocessore ( controllo integrato della nave ); -gestione operativa; gestione operativa della sorveglianza, diagnosi e manutenzione dell’apparato motore; -telesupervisione navi ( da telecomunicazioni via satelliti Marisat/Inmarsat ); -studio e sviluppo di strumentazione e di sistemi di acquisizione per applicazioni marine e marittime. -prototipo di un simulatore navale di manovra, per l'addestramento del personale navigante, con immagini generate da computer; -prototipo di simulatore di navigazione nello Stretto di Messina, per valutare il posizionamento dei piloni del Ponte sullo Stretto, in regime di correnti stagionali, per varie tipologie di navi; -prototipo di sistema di rilevamento del traffico navale, per valutare la visibilità radar da postazione radar mobile a terra, nello Stretto di Messina; -Centro sperimentale di sorveglianza e controllo per la navigazione nell'area del Mediterraneo - Regional Vessel Traffic Services ( MECC ), realizzato nel Porto di Genova, sviluppato con il supporto dell’azione COST 301 della C.E., coordinato da IAN e realizzato in collaborazione con Francia e Spagna; -Sviluppo di tecniche e metodologie di indagine oceanografica nell'ambito del Programma Nazionale di Ricerche in Antartide ( PNRA ). -Valutazione del rumore di fondo di navi in acque costiere ( in ambito progetto SNECOW – C.E. ); -Veicoli subacquei da ricerca, impiegati anche per prospezione e monitoraggio, per diversi utilizzatori ( ROBY 1, ROBY 2, ROMEO ); -Manipolatore subacqueo elettromeccanico AMADEUS – C.E. con due braccia robotizzate a 7 gradi di libertà, sviluppato nell’ambito di due progetti dell’Unione Europea; -payload robotizzato intelligente per ricerche bentiche di ROVs, in ambito progetto ARAMIS – C.E.; -ambiente virtuale di robotica sottomarina; -boa meteo – oceanografica d’altura, ODAS – Italia 1, operativa al centro del mar Ligure, per rilevamento in continua di parametri ambientali, collegata a stazione a terra presso l’Istituto; -veicolo da rimorchio strumentato, svolto nell’ambito del progetto MAUVE – C.E., per la mappatura delle caratteristiche del fondo marino e per lo studio dei fondali sotto costa; -sviluppo di sistemi di acquisizione e filtraggio per segnali da ecoscandaglio; -sistema prototipale di misura di altezza e direzione del moto ondoso, basato su sensori sonar; -sistema di acquisizione dati per esperimenti di diagnostica Laser Ultrasonica in condizioni di microgravità ( stazioni spaziali ); -sistemi ad alta dinamica per acquisizione di segnali di debole intensità, in presenza di elevato rumore di fondo; -analisi dei problemi gestionali nei sistemi di trasporto marittimo, modellistica e loro simulazione mediante sistemi ad eventi discreti. 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  • The Institute of Intelligent Systems for Automation (ISSIA) was founded on April 2002, as a consequence of the national reorganization of CNR. It is organized as follows: -Principal seat in Bari: it corresponds to the Institute for Image and Signal Processing (IESI). During years this institute had strengthen its knowledge about some research subjects based on fundamental principles of computer science, physics and cybernetics, in the fields of digital processing of signals and images. Research in this field had revolutionized the modalities to approach signal and image analysis, allowing quantitative description of complex physical phenomena. - Department of Palermo: it corresponds to the Center for Studying Reliability, Security and Diagnostics of Electrical Systems in Potenza. This institute had consolidated research subjects relative to the electrical driving and electromagnetic compatibility (EMC), with particular interest to characterization, identification, control, diagnostics and for realizing prototypes of electrical driving with rotating and linear motors. - Department of Genoa: it corresponds to the Institute of Naval Automation. This department had consolidated its research in the fields relative to maritime and spatial systems considering the innovation produced in several applications such as: robotics; automation; telescience; submarine manipulators; technologies and systems for monitoring the marine environment; systems for the acquisition and processing of data from satellite communications; maritime telematics; logistics of transportation systems. With the rise of ISSIA, the CNR has strengthen the strong interdisciplinarity and complementarity of the research subjects of the three pre-existing departments. The new institute ISSIA is primary for its advanced knowledge about intelligent systems considering also the spin-off for industrial and social areas. The fundamental interests of the institute regard to the following macro-themes: Macro-theme-1: Robotics, finalized to the development of intelligent machines capable of autonomously operating in unstructured and uncertain environments. Macro-theme-2: Automation for increasing performances, productivity and security of complex systems. Macro-theme-3: Signal and image processing in the field of integrated hardware and software systems for the acquisition and processing of multispectral, multitemporal and multiplatform information. Macro-theme-4: Systems for the measure and the support to decisions based on soft-computing in complex applications. PECULIARITY OF ISSIA In several sectors the development of intelligent systems is increasing. They are innovative and useful for improving the quality of life, the competitiveness and the modalities for the production of enterprises, for monitoring and evaluating the environmental impact, for making the activities of public administrations more efficient. An intelligent system, whatever its application is, can be represented by three fundamental components: the first one interacts with the environment for data acquisition by using proper sensors; the second one detects and learns the complex objects of the environment; finally the third one chooses the more suitable actions for solving the task at hand. Studying and developing complex intelligent systems involve the rise of new scientific opportunities and inter-disciplinary themes of research in the field of computer science (elaboration of information), physics (optics and light-matter interaction), cybernetics (computational neural models), electric and electronic engineering (sensors, actuators, control, electrical driving, power electronics, electromagnetic compatibility), mechanic engineering, artificial intelligence, digital signal and image processing, robotics, automation, operating research. Such scientific opportunities fit well with both the basic research activity, particularly oriented toward the advance of knowledge, and the applied research activity, oriented mostly to realization aspects and for the technological transfer in several industrial and social applications. The basic research has an inter-disciplinary value. It involves innovative paradigms which come from the following fundamental items: artificial intelligence, information theory, automation, methodologies for the control and diagnostic of electrical driving, probability theory, statistics, computational complexity theory, neural-biological models for learning, image formation models which involve the study of radiation- matter interaction also with the presence of motion between the considered sensor and the scene, methods based on symbolic rules, fuzzy logic, processing of noisy data, analysis of mechanisms for the generation and propagation of electromagnetic noise. The applied research uses those paradigms for realizing and experimenting learning methodologies for different applications: autonomous mobile robot navigation (planning and control); autonomous control of a robotic manipulator; automatic classification of data structures (territorial and environmental) from different types of images; 3D object reconstruction; automatic extraction of meaningful information from the analysis of large data bases (bio-medic, industrial, cultural, etc.); logistics (moving containers, goods, people, multi-modal transport); diagnosis of faults in industrial systems; electromechanical energy conversion; electromagnetic compatibility. ISSIA is also involved in the development of Qualifying Technologies, oriented to the realization and experimentation of specific intelligent autonomous systems which operate in both the physical and the virtual world. In the first case such agents can be, for example, a mobile vehicle or a robot which works in domestic environment. It can be also a robot which controls the territory or a robotic cell. In the second case the intelligent autonomous systems are named Software Agents since they are computer programs assigned to the automatic search of information from complex data bank or from sequences of multi-spectral and multi-temporal images. The development of Intelligent Autonomous Systems is stimulated in particular by the limitations of traditional systems that do not work well when the information knowledge (data, models, rules) is wrong, partial or uncertain, when the environment is dynamic then a pre-planned system cannot tackle new unknown situations and finally when the perceived data are incomplete and inaccurate without the possibility of measuring or predicting the error of sensor data. A challenging aim of worldwide research in the field of intelligent systems is to find proper heuristics (not necessarily optimal) which must be learned automatically by systems in order to find the optimal association between sensorial input and the correct solution to the problem which is a-priori unknown. Some Qualifying Technologies will be approached through the integration of inter-disciplinary skills for developing and experimenting Innovative Methodologies. These methodologies should integrate traditional symbolic paradigms, based on rules and processes by inference, with non symbolic paradigms. The latter is on the analogy of natural neural model, where the knowledge is processed through the change of neural states which form the support structure of concepts and objects. In general there are several solutions, therefore the problem is to look for the best one in the space of possible solutions. The key of the search problem lies on the choice of heuristic rules learnt through experience and reasonableness, when an accurate mathematical-physical model is not known. The heuristic approach does not guarantee the optimal solution, but allows to solve the problem in reasonable time. The heuristic rules are learnt by the intelligent system using data and examples of solutions which are correct for the specific context they deal with. The aim of the research is to develop methods which learn the heuristic rules. In several applications the optimal solution is not needed, but a partial solution can be useful. The existence of several methods (statistical, fuzzy, neural, genetic, reinforcement learning) and their combination, should permit the realization of different learning approaches, then experimenting a variety of intelligent systems. For example, fuzzy methods are suitable for representing heuristics and rules of the common sense. The inferential fuzzy methods apply such methods to data to obtain a solution. The neural methods are efficient for representing historical data. Both fuzzy systems and neural networks are universal approximators, i.e. for each cost function there is a fuzzy system or a neural system which approximates the searched solution at different level of accuracy. The intelligent systems, currently in developing at most of the international research institutes, regard to 2D and 3D object recognition and reconstruction, classification, image processing, planning and control of an autonomous vehicle, environmental parameter monitoring and other skills which aim to solve concrete complex problems. In this context, the principal research activities developed at ISSIA are the following: BARI SEAT -Automatic learning models for autonomous navigation (adaptive control and reactive navigation; -Study and implementation of innovative algorithms for self-location problems of a vehicle, egomotion and reactive behaviors for the optimal situation-action association by using automatic selection of fuzzy rules and simple adaptive behaviors such as obstacle avoidance, wall-following, door-crossing, and so on. -Experimentation of algorithms for developing behaviors by using different methodologies such as neural learning, genetic programming, reinforcement learning which generate behaviors with the ability of auto-organize state- action association. -Learning methodologies for developing intelligent vision machines oriented to the inspection of industrial manufacts, by using algorithms of artificial vision and methodologies based on surface analysis for texture classification; -Analysis of time-varying images for different applications: surveillance of archeological sites, inspection of sub-marine pipes, etc. -Computational models specialized for signal and image processing in real- time contexts; -Automatic goal-detection system in the soccer game context; -Intelligent system for the surveillance and monitoring of the archeological site of Arpi; -Methodologies for SAR interferometry and differential SAR interferometry, in relation to the integration of multifrequency and multibaseline data; -Analysis of time-varying SAR images for the management and monitoring of natural calamities; -Definition and simulation of advanced microwave sensors; -Supervised and unsupervised classification by using soft-computing models; -Parameter estimation; -Methods for solving inverse problems; -Classification of multispectral and multitemporal data for the analysis of territory structure; -Analysis of remote sensing images: application of neural computational paradigms, statistic techniques, stochastic relaxation techniques, neurofuzzy segmentation techniques and processors based on fuzzy logic; -Retrieval algorithms based on neural networks for the extraction of geophysical parameters of terrain by SAR data; -Spectrum-radiometric reliefs of natural surfaces in Antartide by using remote sensing data; -Analysis of the potentiality of COSMO SkyMed system for landslide monitoring. DEPARTMENT OF PALERMO - Development and implementation on microprpcessor of sensorless algorithms for electrical drives with traditional rotating machines. -Development and implementation of methodologies for flux estimation in induction motors supplied at low frequencies (regression techniques employed in linear and non linear system identification, techniques based on flux observers). - Development and implementation of new methodologies based on soft-computing and new regression mathematical techniques for the diagnosis of electrical drives. - Development and implementation of new control techniques of electrical drives with inovative structure motors for applications in the fields of transport and mivimentation. - Development and implementation of mathematical models of electrical motors with innovative structure. - Construction of prototypes of motors with non-conventional structure. - Development of field oriented control technicques for linear inductionmotors and experimental verification of the numerical results. - Development of EMC measurement methodologies of the control systems and microprocessor based management of electrical drives suited for electric vehicles. - Experimental validation and improvement of EMC mathematical models for electrical drives in transport systems - Study of the EMC if electrical and electronic apparatus in precence of electromagnetic fields generated by radio-comunication sources in transport systems. - Study of the intercaction between electromagnetic fields and biological systems. DEPARTMENT OF GENOA -navigation (identification of vessels dynamics models); optimisation of ship's course; collision-avoidance systems; digital adaptive automatic pilots; optimisation of automated ship's fix by new radio-localisation systems; -onboard applications of distributed-automation computerised systems (integrated ship's control); -ship's operation management; operating management of monitoring, diagnosis and maintenance of the engine system; -ship's remote-supervision (by data telecommunication via Marisat/Inmarsat); study and development of instruments, hardware and software acquisition systems for marine and maritime applications; -prototype of a ship manoeuvring simulator for shore training of ship's staff, with computer generated imagery; -prototype of a ship navigation simulator for the Messina Straits passing, meant to assess the choice of piers placing for a Bridge on the Straits, in conditions characterised by seasonal flowing and several ship classes; -prototype of a system for collecting and processing maritime data about the longitudinal and transverse traffic in the Messina Straits, and also to evaluate the visibility of a shore mobile radar unit; -within the EC COST 301 programme about regional Vessel Traffic Services, IAN co-ordinated \"MediTrials\", a project in co-operation with France and Spain which implemented a full-scale experimental Centre (MECC) in the port of Genoa; -development of techniques and methodologies for the observation, data collection and sampling of the marine environment in the frame of the Italian Antarctic Research program (PNRA). -shipping noise evaluation in coastal waters ( within the EC SNECOW project ); -underwater experimental robot-vehicles, meant for research and for users on the marine environment prospecting and monitoring fields (ROBY 1, ROBY 2, and ROMEO, hw-sw test-bed, variable configuration ROV for benthic modules); -an innovative underwater manipulator, (EC AMADEUS project, Advanced MAnipulation for DEep Underwater sampling) with two robotic arms (7-degree of freedom) for deep water applications; -an integrated system (within the EC ARAMIS project) for modular intelligent payloads on ROVs; -virtual environments for underwater robotics (advanced lab facilities for units testing and tuning) at IAN’s RobotLab; -ODAS Italia 1 buoy, a huge CNR owned measuring platform in the open Ligurian Sea, identified as a marine laboratory continuously data-linked to a dedicated radio station at IAN; -a towed instrumented sea-vehicle (within the EC MAUVE project) to map sea- floor characteristics and analyse near-coast environment; -data acquisition and conditioning system development for echo-sounding signals; -sonar-based prototype system for sea wave height and direction measurements; -data acquisition systems for Ultrasonic Laser Diagnostic in space- stations micro-gravity conditions, at IAN’s StarLab; -high-dynamics systems, for space applications, for low-level signal acquisition in high-noise environmental conditions; -modelling and discrete simulation of Maritime Transport processes with telematics support. 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  • Istituto di studi sui sistemi intelligenti per l'automazione (ISSIA) (literal)
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  • CNR - Istituto per l’Energetica e le Interfasi – Genova CNR - Istituto per le Scienze Marine - Lerici (SP) CNR - Istituto per le Scienze Marine – Genova CNR - Istituto di Scienze dell'Amtmosfera e del Clima - Lecce CNR - Istituto di Elettronica Ingegneria dell’Informazione e Telecomunicazioni – Genova CNR - Istituto di Scienze dell'Atmosfera – Bologna CNR - Istituto di Radioastronomia – Matera CNR - Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario–Roma CNR - Servizio Reti e Telecomunicazioni –Roma CNR - Istituto per la Dinamica dei Processi Ambientali – Venezia CNR - Istituto di Informatica e Telematica - PISA Registro del dominio italiano .IT Consortium GARR Ministero dell'Interno UNI - Università di Foggia - DISCUM - Dip. di Scienze Umane - Italia UNI - Università di Genova – DIBE - Italia UNI - Università di Genova - DIPTEM - Dip. di Ing. della Produzione, Termoenergetica e Modelli Matematici - Italia UNI - Università di Genova – DIST – Italia UNI - Università di Genova - Dip. Scienza della Terra – Italia UNI - Università di Genova – Dip. di Ingegneria Navale – Italia UNI - Università di Genova – Istituto di Zoologia marina – Italia UNI - Università di Bari - Dip. di Fisica – Italia UNI - Politecnico di Milano - Dipartimenti di Elettronica e Informazione – Milano - Italia UNI - Istituto Universitario di Napoli – Italia UNI - Università Federico II - Dip. di Scienze Fisiche – Napoli - Italia UNI - Università di Pavia – DIS – Pavia – Italia UNI - Università D'Annunzio - Scuola di ricerca internazionale Scienze Planetarie – Pescara - Italia UNI - Università di Pisa – Dipartimento di Fisica – Italia UNI - Università La Sapienza - Dipartimento INFO-COM – Roma - Italia UNI - Università di Trieste, Dip. di Scienze Geologiche, Ambientali e Marine - Italia UNI - Università di Viterbo - Studio di Tecnologie per la Geologia e l’Ambiente – Viterbo - Italia UNI - Carinthian Tech Res., Applied Spectroscopy and Chemometrics Group – Villach - Austria UNI - Aarhus University, Dept. of Earth Sciences – Aarhus – Danimarca UNI - Laboratoire de Planetologie - Bat D de Physique – Grenoble - Francia UNI - International Research School of Planetary Science, IRSPS - Paris Cedex- Francia UNI - University of Applied Sciences, Faculty of Electrical Engineering – Duesseldorf - Germania UNI - Instituto de Sistemas e Robotica –Lisbona - Portogallo UNI - Universidad Politecnica de Madrid, E.t.s.i- Aeronautics – Madrid - Spagna UNI - University of Leicester - Geology Department – Leicester – UK UNI - Naval Postgraduate School - Monterey – USA EPL - Regione Liguria - Genova - Italia EPU - Naturhistorisches Museum – Vienna - Austria EPU - Osservatorio Geofisico Comunale Bendandi – Faenza - Italia EPI - Smithsonian Astrophysical Observatory - Cambridge - Mass. - USA EPR - ASI - Agenzia Spaziale Italiana – Roma - Italia EPR - ENEA – Roma – Italia EPR - ENEA, Applyed Physics Division – Frascati – Italia EPR - ENEA - S.Teresa – Lerici(SP) - Italia EPR - INSEAN Vasca Navale – Roma – Italia EPR - PNRA –Roma - Italia EPR - NASA Johnson Space Center - Houston – TX - USA EPR - NASA Marshall Space Flight Center - Hunstville – AL - USA IND - CE.TE.NA. Fincantieri – Genova - Italia IND - Galileo Avionica- Campo Bisenzio – Italia IND - AEN - Genova IND - Selex Communications - Genova IND - Fincantieri OIN - ESA - European Space Agency – Paris Cedex - Francia OIN - SPACE - European Foundation for Space– Roma - Italia PMI - AET – Advanced Engineering Technology - Genova - Italia PMI - Carbon Power - Virginia - USA PMI - Geophysical Department, Colorado School of Mines – Golden – USA ALT - IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd – Stoccolma – Svezia OPR - CNIT - Firenze CNR – Attività di promozione e di sostegno alla ricerca del CNR – Roma CNR – IRA (ex ITIS) - Matera CNR - IRPI (ex CERIST) – Bari CNR - IRPI - Firenze CNR – ISEC – Lesina CNR - ISMAR - Lesina CNR – Istituto di Geologia Marina - Bologna CNR – ITIS – Bari CNR - IAC -Bari EPR – Agenzia Spaziale Italiana – Roma – Italia EPR - Centro di Geodesia Spaziale - Matera - Italia EPR - CGS/ASI - Matera EPR - INGV - La Spezia EPT - Provincia Foggia EPT - Regione Piemonte EPT - Regione Puglia EPT - ARPA - Bari IND - Alenia Aereonautica - Napoli - Italia IND – Alenia Spazio – Roma – Italia IND - Italcutting Srl IND – Elsag – Genova – Italia IND - Getronics - Bari - Italia IND – Telespazio – Roma – Italia OIN – Artificial Intelligence Laboratoty – Boston – Massachusetts – USA OIN - Canada center of remote sensing - Canada OIN - Earthquake planning and protection (EPPO)- Atene - Grecia OIN – ESA European Space Agency – Frascati – Italia OIN – Medialab - Boston – Massachusetts – USA OIN - National observatory of Athens (NOA)- Grecia OIN – USGS – United States Geological Survey – Denver – USA PMI - Altamira - Barcellona - Spagna PMI - Eyepro Systems - Trento - Italia PMI - MerMec - Bari - Italia PMI - NTE - Bari - Italia PMI – Planetek Italia – Bari PMI - SILOGIC - Tolosa - Francia PMI - SIPA - Piacenza - Italia PMI – Teleios – Bari – Italia UNI – Conisma – Genova – Italia UNI – Embnet – Bari – Italia UNI - ISUFI/CACT Lecce UNI - Osservatorio Sismologico dell'Università di Bari (OSUB) UNI – Politecnico di Bari – Italia UNI – Università “La Sapienza” – Roma – Italia UNI – Università degli studi di Bari – Dipartimento di Fisica – Italia UNI – Università degli studi di Bari – Dipartimento di Informatica – Italia UNI – Università degli studi di Bari – Dipartimento Interateneo di Fisica – Italia UNI – Università degli studi di Lecce – Dipartimento di Ingegneria – Italia UNI – Università degli studi di Lecce – Dipartimento di Ingegneria dell’innovazione – Italia UNI - Università degli Studi di Lecce - Dipartimento di Ingegneria Informatica - Italia UNI – Università degli studi di Pavia – Dipartimento di Ingegneria Informatica e Sistemistica – Italia UNI – Università degli studi di Pisa – Dipartimento di Informatica – Italia UNI – Università degli studi di Udine – Dipartimento di Informatica – Italia UNI - Università del Salento - Lecce - Italia UNI - University of Surrey School of Electronics ALTRO - ISRA-CAS - Cina ALTRO - SPACE - Genova UNI - Dipartimento di Ingegneria Elettrica dell'Università degli Studi di L'Aquila UNI - Dipartimento di Ingegneria elettrica - Università degli Studi di Napoli \"Federico II\" UNI - Dipartimento di Ingegneria Industriale - Università degli Studi di Cassino, Università di Ferrara UNI - Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica - Politecnico di Bari UNI - Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica - Università di Cagliari UNI - Dipartimento di Elettronica e Informazione - Politecnico di Milano IDS Ingegneria dei Sistemi S.p.A - Savona PMM Costruzioni Elettroniche Centro Misure Radioelettriche - Pisa ELASIS di Pomigliano D’Arco (Napoli) ELETTRONICA SANTERNO - Imola (Bologna) UNI - Escola Politécnica da Unversidad de Saõ Paulo - Saõ Paulo (Brasile) UNI - Institut National Polytecnique de Grenoble - Grenoble (Francia) UNI - Institut Für Elektrische Maschinen, Antriebe Und Bahnen Technische - Braunschweig (Germania) UNI - Institut Für Regelungstechnik - Braunschweig (Germania) UNI - University of Aberdeen -Aberdeen (Regno Unito) UNI - University of Maribor (Slovenia) UNI - University of Belfort-Montbéliard (Francia) UNI - University of Nottingham (UK) UNI - DREAM (Dip. Ricerche Energetiche e Ambientali) - Palermo UNI - DIAS (Dip. Ing. dell'Automazione e dei Sistemi) - Palermo UNI - DIMA (DIp. Meccanica Applicata) - Palermo UNI - DIEET (Dip. Ing. Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni) - Palermo NATO - NURC (NATO Undersea Research Centre) - La Spezia EPR - Istituto Centrale del restauro ALT - Consiglio Regionale Pugliese dell'Unione Italiana Ciechi (literal)
Attività di formazione
  • Un aspetto non trascurabile dell’attività dell’Istituto è dedicato alla formazione, trovando un fertile contesto universitario locale e regionale. Diverse tesi di laurea sono state pianificate con il coinvolgimento diretto dei ricercatori dell'ISSIA come correlatori delle tesi, per gli aspetti di ricerca di forte interesse del CNR, con particolare riguardo alla Fisica, Informatica, Ingegneria elettrica ed elettronica, Beni Culturali. Sono inoltre in attività diversi assegni di ricerca e contratti d'opera, e borse di studio per giovani laureati nell'ambito dei contratti attivi di ricerca. Tali iniziative realizzano la formazione di figure professionali di media ed alta qualificazione rispondenti alle esigenze di innovazione tecnologica poste dalle strutture produttive e dalla evoluzione della domanda di servizi innovativi, per la gestione del territorio, richiesti dalla pubblica amministrazione. Diversi ricercatori dell'Istituto svolgono attività seminariale su tematiche specialistiche, attività di tutor nell'ambito di dottorati di ricerca, ed attività di docenza universitaria. I dettagli di tali attività sono descritte nelle relative schede. (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • Via Giovanni Amendola, 122/D-I (literal)
Cap
  • 70126 (literal)
Città
  • Bari (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • BA (literal)
Telefono
  • +390805929420 (literal)
Codice CDS
  • 090 (literal)
Servizi
  • CALCOLO PARALLELO Presso la Sede di Bari dell'ISSIA sono disponibili le competenze tecnologiche e le strutture elettroniche di supporto per il porting in ambiente parallelo di applicazioni software di carattere generale o orientate specificamente all'elaborazione di segnali ed immagini. La potenza di calcolo complessivamente installata consente, inoltre, lo sviluppo di calcolo ad alte prestazioni quale servizio disponibile per le realtà economiche ed amministrative presenti sul territorio. Le architetture di calcolo disponibili coprono un ampio ventaglio di tipologie, che vanno da quella SIMD a 128 nodi della Quadrics QH-1 ai 12 nodi MIMD (UltraSparc II, 450 MHz) della Quadrics QM-1, con rete di interconnessione QNet. Altre unità disponibili sono: un Cluster Beowulf di 6 Alpha DEC 500 (a 500 MHz), interconnessi da una rete Myrinet ed operativi in ambiente LINUX/MPI; e la più recente Compaq GS80 a 6 nodi Alpha a 733 MHz, in configurazione a memoria condivisa da 6 GByte, operante sia sotto Tru64 Unix che in OpenVMS. Referente: Dott. Nicola VENEZIANI Tel. 080/5929440 - Sede di Bari MACCHINE DI VISIONE AD ALTA RISOLUZIONE TEMPORALE Presso la sede di Bari sono stati sviluppati e disponibili quattro sistemi di visione che acquisiscono in digitale sequenze di immagini (per massimo 90 minuti di registrazione digitale nella configurazione corrente)ad alta risoluzione temporale fino a circa 1000 frame/sec alla risoluzione di 256x256 pixel oppure fino a 262 frame/sec alla risoluzione di 512x512 pixel per frame. Tali sistemi possono essere disponibili per le industrie per acquisire in digitale eventi di brevissima durata, che accidentalmente si manifestano durante i cicli operativi delle macchine, difficilmente catturabili con i sistemi di visione tradizionali data la loro rapidità e casualità nel manifestarsi. Una volta registrati gli eventi sono visualizzabili dall'Utente attraverso una interfaccia software che realizza le funzioni di una moviola digitale per l'analisi di sequenze di immagini digitali. Dalle sequenze di immagini archiviate è possibile estrarre automaticamente particolari oggetti associati agli eventi in studio utilizzando particolari algoritmi di determinazione e localizzazione degli oggetti. Referente: Dott. Ettore STELLA Tel. 080/5929426 Sede di Bari STAZIONE MULTIMEDIALE PER RICOMPOSIZIONE ELETTRONICA DI OPERE D'ARTE Presso l'Istituto è stata sviluppata ed è disponibile una stazione multimediale, eventualmente interfacciabile con il server dell'Istituto per esigenze di memorizzazione o di calcolo intensive, per il supporto alla ricomposizione virtuale assistita di opere d'arte frammentate. La stazione permette la manipolazione e visualizzazione interattiva delle immagini dei frammenti e supporta l'interazione con il database dei frammenti, attraverso un meccanismo di interrogazione basato su esempi ed integrato con un sistema di analisi del contenuto di immagini, per la selezione assistita dei frammenti di interesse. Il sistema è stato sviluppato per la ricomposizione dell'affresco di S. matteo del Cimabue, crollato dalla volta della Basilica Superiore di S. Francesco in Assisi nel terremoto del 1997. Referente: Dott. Giovanni ATTOLICO Tel. 080/5929441 - Sede di Bari LABORATORIO DI COMPATIBILITA' ELETTROMAGNETICA L'Istituto presso la Sezione di Palermo ha sviluppato un laboratorio di “compatibilità elettromagnetica” con camera di prova semianecoica o anecoica, dalle dimensioni di 9,4x6,4x5,5m e precamera di misura schermata di 3x3,7x3m. Tale laboratorio permette di effettuare prove di emissione condotta e di suscettività a scariche elettrostatiche e anche di suscettività ed emissione irradiate. Significativa è l’attività dell’Organo per la verifica della rispondenza di apparati elettrici ed elettronici alla Direttiva UE 89/336 “Compatibilità elettromagnetica”. Referente: Ing. Calogero SERPORTA Tel. 091/6113513 - Unità organizzativa di Palermo LABORATORI DI AZIONAMENTI ELETTRICI. Presso la Sezione di Palermo sono disponibili i Laboratori di “azionamenti elettrici” con banchi automatici per prove e misure su azionamenti elettrici con motori asincroni rotanti e lineari dotati di sistema DSPACE e di idonei convertitori per la loro alimentazione e controllo. Il laboratorio “elettronica di potenza” con strumentazione di misura e attrezzature per la realizzazione di schede hardware per l’implementazione di algoritmi di controllo specifici su convertitori di ultima generazione. Il Laboratorio “motori lineari” in cui sono installati un motore asincrono lineare unilatero da 50 kW ed un motore lineare asincrono bilatero da 35 kW oltre a motori di piccola potenza di tipo particolare (motore lineare tubolare). Tale laboratorio è completamente automatizzato e consente di impostare tramite calcolatore i cicli di prova desiderati e di acquisire ed elaborare in tempo reale i dati provenienti dai sensori periferici e dalla strumentazione di misura ad essi collegati. L’alimentazione attraverso un convertitore CRPWM da 250 kVA consente inoltre di impostare e variare secondo le esigenze gli algoritmi di controllo, sia scalari che vettoriali, dei motori in prova. Referente: Ing. Calogero SERPORTA Tel. 091/6113513 - Unità organizzativa di Palermo LABORATORIO MARINO D’ALTURA BASATO SU BOA ODAS ITALIA 1. Presso la Sezione di Genova è stato sviluppato un Laboratorio Marino d'Altura basato sulla boa meteo - oceanografica ODAS Italia 1, ormeggiata, in mare aperto, al centro del Mar Ligure. La realizzazione ed il mantenimento della boa risponde a 3 obiettivi principali che si inquadrano nelle motivazioni di fondo di ISSIA e negli interessi per i mutamenti dell'ambiente, ormai consolidati nella comunità scientifica. Il sistema ODAS I 1 costituisce infatti: un punto di raccolta e distribuzione dati di interesse per la navigazione, in quanto sia raccoglie ed invia a terra dati meteo-marini, sia fornisce in voce gli stessi a chi si colleghi via telefono con la boa stessa; un laboratorio per test prolungati sul campo di strumentazione per rilevamenti ambientali; un sistema per la raccolta di dati a lungo termine, in ambiente indisturbato, necessari per la valutazione delle reali modificazioni a lungo termine dell'ambiente stesso, in una ottica di cambiamenti globali. Di questi dati fanno parte anche quelli di interesse biologico, che sulla stessa boa vengono rilevati, tramite apposite installazioni da altri Enti, Istituti CNR ed Universitari, che collaborano con la Sezione di Genova di ISSIA. Referente: ing. Roberto BOZZANO Tel. 010/6475656 - Unità organizzativa di Genova (literal)
Competenze
  • · Veicoli autonomi intelligenti · Modelli di apprendimento (neurali,genetici,statistici,fuzzy,rinforzo,…) · Navigazione multisensoriale (visione,sonar,infrarosso,luce strutturata,…) · Ispezione e controllo di qualità mediante visione artificiale · Hardware e software per lo sviluppo di veicoli autonomi e macchine di visione · Modelli computazionali per l’elaborazione delle immagini · Analisi di sequenze di immagini tempo-varianti · Visione reattiva, tracking e controllo · Internetworking, servizi telematici di base e specialistici, computer e network security, sistemi di autenticazione single-sign-on . Riassemblaggio elettronico di frammenti di affreschi per opere di grande interesse nazionale e internazionale. . Telesorveglianza intelligente utilizzando sistemi di visione. · Ricostruzione di immagini 2D e 3D da radiazione coerente · Interferometria SAR differenziale · Modelli computazionali per l’analisi spettrale delle immagini SAR · Analisi di sequenze di immagini SAR tempo-varianti, per il monitoraggio e la gestione di calamità naturali · Messa a punto di tecniche reattive, per tracking e controllo · Definizione e simulazione di sensori a microonde dalle caratteristiche avanzate · Calcolo ad alte prestazioni per l’elaborazione del segnale · Classificazione supervisionata e non supervisionata con modelli computazionali di soft computing · Stima parametri geofisici con dati SAR telerilevati · Problemi inversi · Classificazione di dati multispettrali e multitemporali per l’analisi e l’assetto del territorio . Cartografia automatica . motoristica elettrica . convertitori elettronici di potenza . sistemi di controllo e relativa elettronica dei segnali . diagnostica e l’affidabilità di impianto . l’acquisizione ed elaborazione dati . l’intelligenza artificiale in ambito sia hard-computing sia soft- computing . compatibilità elettromagnetica - Navigazione, guida e controllo di veicoli sottomarini e terrestri; - Modellistica ed identificazione di sistemi dinamici complessi; - Stima e ricostruzione dello stato per sistemi dinamici non lineari; - Diagnosi di guasto per sistemi dinamici; - Visione ottico/acustica per la ricostruzione dell’ambiente e la navigazione; - Architetture di Controllo Intelligente in tempo reale; - Sistemi ad eventi discreti; - Ambiente di simulazione e sviluppo distribuito in tempo reale (Underwater Virtual World); - Internet Robotics; - Architetture di controllo della manipolazione e controllo ibrido di posizione/forza; - Interfaccia Uomo - Macchina; - Elaborazione di immagini; - Metodologie per la Sicurezza e l' Efficienza nei Sistemi di Traffico Marittimo; - Problemi gestionali nei Sistemi di Trasporto Marittimo - Modellazione di tali sistemi e loro simulazione dinamica ad eventi discreti. - Logistica dei trasporti integrati. - Sistemi acustici autonomi e riconfigurabili per la caratterizzazione del rumore acustico subacqueo di fondo, mediante tomografia acustica; - Misure subacquee di vento sulla superficie del mare tramite l’impiego della tecnica Acoustic Doppler Current Profile (ADCP); - Identificazione parametrica e modelli di sistemi dinamici; - Controllo ottimo di sistemi non lineari; - Calcolo simbolico; - Elaborazione di segnali complessi e immagini mediante algoritmi dedicati e tecniche avanzate di trattamento dei dati (HOS – Higher Order Spectra analysis); - Sviluppo di sistemi per il controllo in tempo reale e la diagnosi di processi di formazione di leghe metalliche in condizioni di gravità terrestre e microgravità mediante tecniche ultrasoniche, per lo studio di fenomeni di nucleazione omogenea possibili solo nello spazio; - Rivelazione di precursori sismici dallo spazio nelle bande ULF/ELF/VLF, mediante l’impiego di una piattaforma tetherata orbitante intorno alla Terra; - Impiego in condizioni di microgravità di magnetometri criogenici per la rivelazione di fenomeni elettromagnetici generati nella geosfera; - Effetti biologici indotti da radiazioni elettromagnetiche e acustiche in condizioni di gravità terrestre e microgravità. - Progettazione e realizzazione di sistemi di acquisizione dati e di algoritmi per la riduzione del rumore elettromagnetico ed acustico - Realizzazione di sistemi per la raccolta dati meteo-marini in mare aperto, mediante boe oceanografiche d'altura - Gestione remota di sistemi di misura complessi, multifunzionali - Sviluppo di procedure di acquisizione dati autoadattive - Sviluppo di metodologie acustiche per la misura di parametri ambientali - Simulazione del comportamento di piattaforme galleggianti ormeggiate - Procedure di controllo di qualità e telediagnostica - Tecniche di riflettometria acustica in bassa e media frequenza - Sviluppo di sistemi di acquisizione e filtraggio per segnali di ecoscandaglio - Studio delle caratteristiche dei fondali costieri, con metodologie acustiche ad altissima frequenza - Rilevamento/ricostruzione acustica di bersagli biologici a bassa “target strength” - Metodologie di classificazione di vegetazione subacquea - Veicoli subacquei multi-strumentati e fusione sensoriale (literal)
Email
  • mailto:direttore@issia.cnr.it (literal)
  • direttore@issia.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Via Giovanni Amendola, 122/D-I - 70126 Bari (BA) (literal)
Direttore
Missione
  • Attività di ricerca, sviluppo e innovazione nell'area degli agenti intelligenti sia fisici sia software. (ultima modifica 12/11/2015) (literal)
Attività di ricerca
  • Le ricerche di base ed applicate dell'Istituto sono orientate all'avanzamento della conoscenza, alla sperimentazione e realizzazione di sistemi intelligenti quali: -veicoli autonomi di servizio che navigano in ambienti strutturati (quali abitazioni, ospedali, musei, industrie, ecc.), e in ambiente non strutturati (quali ambiente esterni terrestri e sottomarini); -macchine di visione intelligenti per un largo spettro di applicazioni (telesorveglianza, ispezione di manufatti, controllo di qualità, monitoraggio e localizzazione di difetti dei binari e delle rotaie ferroviarie, ecc.); -agenti software per una diversità di applicazioni (classificazione di strutture significative presenti nelle immagini telerilevate per l'analisi e l'assetto del territorio, logistica portuale ed economia dei trasporti marittimi); -metodologie avanzate per l'elaborazione dei segnali e delle immagini; -la ricostruzione elettronica dai frammenti di opere d'arte; -modelli di focalizzazione delle immagini ottenute dai sensori radar ad apertura sintetica (SAR); -metodologie innovative per l'analisi di immagini telerilevate utilizzando paradigmi computazionali diversi(neurali,statistici, neuro-fuzzy; -la caratterizzazione di prototipo di azionamenti elettrici (con motori rotanti e lineari), che prevedono il controllo basato su algoritmi innovativi neurali e neuro-fuzzy; -l'analisi dei problemi di compatibilità elettromagnetica nei veicoli con impianti elettrici (dual voltage); -l'analisi dell'interazione dei sistemi biologici con i campi elettromagnetici a bassa ed alta frequenza; -lo studio di sistemi di misura dell'inquinamento elettromagnetico ambientale. Nel seguito sono descritti sinteticamente i settori scientifici rilevanti dell'Istituto. AUTOMATICA. Le attività nel settore dell'Automatica comprendono ricerche sia di base sia applicate. Nell'ambito della ricerca di base, gli argomenti principali sono la stima dello stato e il controllo ottimo per sistemi non lineari. Le applicazioni della stima dello stato hanno come oggetto la diagnosi di guasto per impianti di produzione dell'energia. Il tema del controllo ottimo è stato affrontato mediante le reti neurali, per cui un altro tema di ricerca è rappresentato dalle tecniche di addestramento neurale. I settori applicativi di interesse concernenti le tematiche del controllo ottimo e dell'ottimizzazione riguardano l'economia e il settore dei trasporti. ELABORAZIONE DEI SEGNALI. Le principali attività di ricerca in questo campo sono collegate alle maggiori problematiche scientifiche e tecnologiche tipiche degli ambienti subacqueo e spaziale, favorendo gli approcci multidisciplinari e la cooperazione internazionale. I principali obiettivi spaziano dal riconoscimento automatico di forme ( pattern recognition, trainer/classifier ) alla sintesi di modelli lineari e non lineari, utilizzando dati acquisiti dal mondo reale ed immersi in rumore di varia natura. In particolare riguardano: identificazione parametrica e modelli di sistemi dinamici; controllo ottimo; calcolo simbolico; elaborazione di segnali complessi e immagini mediante algoritmi dedicati; tecniche avanzate di trattamento dei dati; metodi di classificazione rivolti alla ricerca di fenomeni doppler nelle immagini tempo/frequenza di rumore acustico; sviluppo di sistemi digitali di lettura e gestione dati di grande capacità, per acquisizione/scarico in continua ad alta velocità, su supporti magneto - ottici ad accesso diretto. ELABORAZIONE IMMAGINI SAR Riguarda l'analisi e la ricostruzione di immagini in campo di radiazione coerente per il telerilevamento. Le attività di ricerca di questo settore hanno come obiettivo lo sviluppo di tecniche per l’interferometria SAR e l’interferometria SAR differenziale, soprattutto in relazione agli aspetti di integrazione di dati multifrequenza e multibaseline. L’attività associata all'Interferometria SAR è vista dall'ISSIA con molto interesse, sia per i risvolti in ambito internazionale, dove un grande impegno viene profuso nello sviluppo di questa tecnica, tanto da prefigurare nel prossimo futuro la realizzazione e la messa in orbita di una vera flotta di satelliti SAR, in combinazione con ulteriori satelliti di osservazione in banda ottica, sia perché fondamentalmente la tecnica interferometrica consente: (a) di ottenere la ricostruzione tridimensionale della scena osservata, con un grado di accuratezza dipendente dalla lunghezza d’onda radar utilizzata e dalla linea di base tra le due posizioni di vista; (b) di seguirne l’evoluzione nel tempo con una sensibilità, nell’uso differenziale, agli spostamenti coerenti del suolo, che è dell’ordine di una frazione della lunghezza d’onda, pari a 5 cm circa nella banda C utilizzata per esempio dai satelliti della serie ERS dell’ESA. Le tecniche radar-interferometriche rendono possibile la realizzazione e l’aggiornamento di modelli digitali del terreno (DEM), definiti su un grigliato che attualmente può spingersi fino ai 10m x 10m di risoluzione geometrica (da satellite) ed una accuratezza assoluta sul termine di quota dell’ordine di qualche metro. Misure di fase differenziale, integrate con dati in banda ottica,sono utilizzate, inoltre, per verificare la rilevabilità di fenomeni franosi ed erosivi di pendii a rischio nell’area dell’Appennino meridionale. Della specifica attività di ricerca 2002, di particolare rilevanza è la definizione di un metodo di analisi differenziale della fase interferometrica nel dominio delle frequenze, volta a risolvere i problemi di ambiguità e perdita di coerenza della fase, presenti nelle tecniche interferometriche standard. OSSERVAZIONE DELLA TERRA Questo settore di ricerca riguarda gli Approcci connessionistici per l'analisi di dati telerilevati. In tale ambito vengono studiate e sperimentate metodologie innovative per l’analisi di immagini (impiego di paradigmi computazionali neurali, tecniche statistiche, tecniche di rilassamento stocastico, tecniche di segmentazione neurofuzzy e processori basati su logica fuzzy) in tematiche relative all’estrazione e classificazione di patterns, guardando prioritariamente, ma non esclusivamente, all’analisi di immagini telerilevate. ROBOTICA. Le ricerche riguardano lo studio e la sperimentazione di sistemi robotici complessi, dotati di organi di senso, propulsione e manipolazione, in grado di operare in ambienti caratterizzati da incertezza. Ci si avvale di prototipi, sviluppati in proprio, già impiegati con successo in rilevanti progetti internazionali. Alcuni studi e realizzazioni costituiscono lo stato dell’arte nel settore. L’attività di produzione scientifica è focalizzata sui seguenti argomenti: navigazione, guida e controllo di veicoli; modellistica ed identificazione di sistemi dinamici complessi; visione ottico/acustica per la ricostruzione dell’ambiente e la navigazione; architetture di controllo in tempo reale; sistemi ad eventi discreti; ambiente di simulazione e sviluppo distribuito in tempo reale; Internet robotics; architetture di controllo della manipolazione e controllo ibrido di posizione/forza; interfaccia uomo - macchina; elaborazione di immagini. L'avanzamento della ricerca ha riguardato in particolare i modelli di apprendimento automatico dell'ambiente in cui opera il veicolo, capace di navigare imitando alcune funzioni umane che consentono l’apprendimento incrementale di un ambiente che si modifica dinamicamente, senza una conoscenza a priori dello stesso (controllo adattivo), capace di determinare ed evitare gli ostacoli e raggiungere finalmente il goal senza una pianificazione predefinita (navigazione reattiva). L’obiettivo è quello di far apprendere al robot comportamenti che si adattino alla dinamica dell’ambiente, per una data tipologia di sensori ed attuatori, tutto quanto, senza che il robot stesso venga riprogrammato. In tale contesto sono da studiare e sperimentare nuovi algoritmi i comportamenti reattivi per l’associazione ottimale sensori-azioni mediante la selezione automatica di regole fuzzy ed i comportamenti adattivi semplici, quali evitare ostacoli, inseguire un muro, attraversare un porta, ecc. Gli ultimi aspetti citati prevedono lo sviluppo di nuovi algoritmi di comportamento, basati su diverse metodologie quali l’apprendimento neurale, la programmazione genetica, e diversi paradigmi di apprendimento con rinforzo che realizzano determinati comportamenti con una buona capacità di autorganizzare l’associazione stato-azione. MACCHINE DI VISIONE INTELLIGENTI Questo settore di ricerca è dedicato allo sviluppo di macchine intelligenti di visione, finalizzate all’ispezionamento di manufatti industriali, al monitoraggio di manufatti industriali durante la loro lavorazione, all'ispezionamento e localizzazione di difetti delle rotaie ferroviarie, alla ricostruzione e tracking di oggetti 3D attraverso l'analisi di sequenze di immagini ad alta frequenza temporale, alla ricostruzione elettronica dei frammenti della vela di S. Matteo della Basilica Superiore di San Francesco in Assisi. Inoltre, sono in studio nuove metodologie per il monitoraggio di scene dinamiche mediante l'elaborazione di sequenze temporali di immagini per applicazioni di telesorveglianza. Si prevede la progettazione di un sistema per la comprensione delle attività svolte da una o più persone per discriminarne quelle di interesse. A tal fine, sono in sperimentazione tecniche di motion detection, per individuare oggetti in movimento, tecniche di apprendimento da esempi, per il loro riconoscimento, modelli state-space, per rappresentare una sequenza di pose statiche assunte da una persona e predirne l'attività complessiva che questa sta svolgendo (apprendimento di tipologie di comportamenti, in relazione al contesto operativo, per determinare ad esempio comportamenti ostili). SISTEMI DI MISURA E MONITORAGGIO AMBIENTALE. L'attività di ricerca si articola nelle seguenti linee: sistemi di raccolta dati meteo - marini in mare aperto, mediante boe oceanografiche d'altura; studio delle caratteristiche granulometriche dei primi strati del fondale, mediante tecniche di riflettometria acustica in bassa e media frequenza; studio delle caratteristiche della vegetazione su fondali costieri, con metodologie acustiche ad altissima frequenza. Le problematiche affrontate riguardano in sintesi: gestione remota di sistemi di misura complessi, multifunzionali; sviluppo di procedure di acquisizione dati autoadattive; sviluppo di metodologie acustiche per la misura di parametri ambientali; simulazione del comportamento di piattaforme galleggianti ormeggiate; sviluppo di sistemi di acquisizione e filtraggio per segnali di ecoscandaglio; modellistica di propagazione acustica in bassa frequenza. TRASPORTI E TELEMATICA MARITTIMA La ricerca è svolta con risultati applicabili nel contesto delle aziende, degli operatori e dei gestori del trasporto marittimo. Si sono studiati e realizzati: sistemi per l’automazione di bordo; sistemi di sorveglianza e controllo di mezzi o flotte navali. Considerevole è stata la partecipazione coordinata a progetti nazionali ed internazionali con valenze applicative di grande impatto. In sintesi riguarda le seguenti problematiche: studio dell'impatto della telematica sulla logistica dei trasporti integrati, studio della sicurezza e dell'efficienza nei sistemi di traffico marittimo, analisi dei problemi gestionali nei sistemi di trasporto marittimo, modellistica di tali sistemi e loro simulazione mediante sistemi ad eventi discreti. CARATTERIZZAZIONE IDENTIFICAZIONE CONTROLLO DIAGNOSTICA PROTOTIPI DI AZIONAMENTI ELETTRICI CON MOTORI ROTANTI E LINEARI. Lo studio sugli azionamenti elettrici con motori sia rotanti sia lineari è focalizzato sulle tematiche di controllo, diagnostica e identificazione. Queste tematiche sono affrontate facendo ricorso sia a tecniche tradizionali sia a tecniche di intelligenza artificiale soft-computing (reti neurali artificiali, logica fuzzy, algoritmi genetici). In particolare si effettua attività di ricerca sulle tecniche di controllo dei motori in corrente alternata che garantiscono elevate prestazioni dinamiche (controllo vettoriale e controllo diretto di coppia). Nell’ambito di queste tecniche di controllo sono affrontate le problematiche di controllo sensor-less (stimatori della velocità angolare del motore), di identificazione in linea (per l’adattamento dei modelli di flusso alle variazioni parametriche della macchina) e fuori linea (self- commissioning dell’azionamento) del motore. Queste problematiche sono affrontate anche in relazione a strutture innovative di convertitori elettronici di potenza (inverter VSI multilivello). Sono inoltre affrontate le tematiche connesse alla utilizzazione ottimale dell’energia assorbita da azionamenti elettrici ad elevate prestazioni dinamiche, sia per veicoli elettrici che per applicazioni industriali. In particolare sono oggetto di ricerca gli algoritmi per l’ottimizzazione del rendimento (minimizzazione delle perdite) di azionamenti elettrici a controllo vettoriale e a controllo diretto di coppia. Infine, di recente interesse grazie a un contratto di ricerca finanziato dal MIUR,la gestione ottimizzata dei flussi di energie elettrica proveniente da fonti primarie rinnovabili. COMPATIBILITA’ ELETTROMAGNETICA (EMC) Le attività di ricerca sulla EMC, svolte dalla sezione di Palermo dell’ISSIA – CNR, si articolano nelle seguenti linee: - Compatibilità elettromagnetica degli azionamenti elettrici; - Power Quality; - Compatibilità elettromagnetica biologica. La prima linea di ricerca è incentrata sullo studio delle emissioni elettromagnetiche condotte e irradiate da azionamenti elettrici con motori a corrente continua e a corrente alternata, rotanti e lineari, per applicazioni industriali, di trazione e automotive. In particolare viene affrontato il problema della modellizzazione in bassa e in alta frequenza dei suddetti azionamenti allo scopo di effettuare previsioni sul relativo comportamento dal punto di vista della EMC. Viene inoltre affrontato il problema della messa a punto di metodologie di misura innovative delle emissioni elettromagnetiche generate da azionamenti di grossa potenza per i quali risultano impraticabili le procedure normalizzate e viene infine affrontato il problema della compatibilità elettromagnetica, in fase progettuale, degli azionamenti impiegati nelle architetture elettriche automotive a doppia tensione di alimentazione (dual voltage). Nell’ambito di questa linea di ricerca i principali risultati ottenuti sono i seguenti: a. messa a punto di un modello circuitale ad alta frequenza di un azionamento elettrico con motore asincrono rotante alimentato tramite convertitore con inverter PWM, caratterizzato dalla semplicità di implementazione su un simulatore di circuiti di larga diffusione e da tempi di calcolo ridotti; b. realizzazione di una tecnica di misura innovativa per la determinazione delle emissioni elettromagnetiche condotte di modo comune e di modo differenziale adatta ad azionamenti di alta potenza; c. caratterizzazione sperimentale di azionamenti per applicazioni automotive dual voltage e sviluppo di tecniche di riduzione dei disturbi elettromagnetici. La seconda linea di ricerca è incentrata sull’analisi della propagazione delle armoniche immesse in rete da sistemi elettromagneticamente inquinanti attraverso la stima dell’andamento in frequenza dell’impedenza di un sistema elettrico. Nell’ambito di questa linea di ricerca è stato messo a punto un metodo di stima dell’impedenza armonica (nell’intervallo 0 – 1 kHz) di un sistema elettrico di potenza costituito da uno o più carichi lineari alimentati da una linea elettrica. La terza linea di ricerca è incentrata sullo studio degli effetti dei campi elettromagnetici generati dai sistemi per telefonia cellulare sul sistema uditivo dell’uomo mediante lo studio delle otoemissioni e delle risposte evocate (ABR). Nell’ambito di questa linea di ricerca sono state messe in evidenza le alterazioni della risposta del sistema uditivo, valutate attraverso le otoemissioni, in presenza di campi generati da sistemi di tipo TACS. (literal)
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