Descrizione della commessa "Metodi, algoritmi e strumenti software innovativi per le Scienze Computazionali (ICT.P09.002)"

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  • Descrizione della commessa "Metodi, algoritmi e strumenti software innovativi per le Scienze Computazionali (ICT.P09.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Nel settore dei bisogni collettivi e individuali, i risultati delle attività potranno essere di immediata applicazione, si pensi ai risvolti relativi alle attività per l'identificazione di geni regolatori di reti genetiche in applicazioni bio-mediche, all'elaborazione efficiente delle immagini per l'analisi di immagini di interesse biologico e la videosorveglianza o all'ubiquità delle applicazioni per la sicurezza informatica delle comunicazioni di dati (literal)
Strumentazione
  • Risorse di calcolo dell'ICAR; IBM Blue Gene/P installato al Bulgarian National Supercomputing Center di Sofia; IBM BLUE GNE/P installato all'UVT/HPC Center a Timisoara, Romania. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le attività della commessa si inquadrano nel contesto del Calcolo Scientifico ad Alte Prestazioni, con specifico riferimento allo sviluppo di metodi, algoritmi e software paralleli con caratteristiche di efficienza, scalabilità, robustezza e affidabilità. In particolare, ci si propone di affrontare problematiche che vanno dallo sviluppo di algoritmi numerici e componenti software per la risoluzione dei principali nuclei computazionali in simulazioni numeriche su larga scala e grafica computazionale, allo sviluppo di algoritmi di soft-computing e intelligenza artificiale per applicazioni di elaborazione di immagini e visione artificiale, allo sviluppo di protocolli e componenti OS per la sicurezza informatica. Le attività della commessa dal 2013 si realizzeranno attraverso due diversi moduli di attività, il secondo dei quali, dal titolo \"Sviluppo di librerie scientifiche innovative per l'analisi di dati genomici e di immagini cellulari\", è riferito alle attività di un progetto FIRB Giovani 2010 dal titolo: \"Il ruolo delle modificazioni epigenetiche dipendenti dalle proteine Polycomb: uno studio con tecnologie innovative Genome Wide ed algoritmi numerici ad alte prestazioni\". (literal)
Competenze
  • Le competenze possedute dai partecipanti al modulo e rilevanti per lo sviluppo delle attività proposte sono da inquadrarsi nel contesto della progettazione e dello sviluppo di algoritmi e software per applicazioni data/compute-intensive mediante i paradigmi, gli strumenti e gli ambienti del calcolo scientifico parallelo e distribuito. In particolare, nell'ambito del modulo sono presenti competenze che includono la progettazione, lo sviluppo e la valutazione di algoritmi numerici e software matematico per l'Algebra Lineare con applicazioni alla fluidodinamica computazionale e all'elaborazione delle immagini; di algoritmi di soft-computing per applicazioni multimediali, con particolare attenzione alle sequenze di immagini digitali e alla grafica computazionale; di protocolli crittografici per la sicurezza dei dati, con riferimento ad applicazioni di comunicazioni radio tra dispositivi mobili e gestione della fiducia in ambienti distribuiti. Tali competenze sono state maturate anche nell'ambito di vari progetti nazionali ed internazionali finanziati dalla Comunità Europea, dal Ministero della Ricerca, dall'Agenzia Spaziale Italiana e dal Consiglio Regionale della Campania. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Gli algoritmi e il software sviluppati nell'ambito delle attività descritte hanno potenziali ricadute in svariati settori produttivi, dove l'analisi computazionale ha un impatto determinante sui tempi di produzione di nuovi prodotti e sulla qualità dei prodotti stessi. (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie impiegate includeranno le più avanzate proposte di software di base, middleware e ambienti provenienti dai progetti di ricerca nazionali e internazionali nel contesto del Calcolo Scientifico ad Alte Prestazioni. (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi principali della commessa possono essere sintetizzati in: ·Progettazione e sviluppo di algoritmi e software ad alte prestazioni per la simulazione computazionale, l'elaborazione di immagini e segnali e la grafica computazionale; ·Progettazione e sviluppo di componenti OS e middleware per ambienti distribuiti, con particolare riferimento alle problematiche dell'accesso e della condivisione di risorse. (literal)
Stato dell'arte
  • Il Calcolo Scientifico è quella disciplina che trae origine dalla Matematica e dall'Informatica con l'obiettivo quello di fornire metodi, algoritmi e strumenti software per le applicazioni tecnico-scientifiche. Attualmente, infrastrutture di supercalcolo realizzate in ambito comunitario, attraverso iniziative come PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe), e il rafforzamento di infrastrutture ICT europee previste in Horizon 2020, rappresentano un forte impulso per avanzamenti nell'ambito del Calcolo Scientifico ad Alte Prestazioni. D'altro canto, la ricerca nel settore ICT per nuovi sistemi di elaborazione ad elevate prestazioni continua ad avere una crescita significativa caratterizzata dall'uso sempre più diffuso di processori multi/many-core. In questo contesto, diventa sempre più rilevante la disponibilità di algoritmi paralleli efficienti e altamente scalabili su un'ampia gamma di architetture parallele e distribuite per la risoluzione di nuclei computazionali onerosi, lo sviluppo di strumenti middleware sofisticati che consenta l'uso quanto più trasparente e agevole delle risorse hw/sw, la sperimentazione dei nuovi ambienti in contesti applicativi significativi. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche e le metodologie di indagine per lo sviluppo di software per le applicazioni scientifiche sono da inquadrarsi essenzialmente nell'ambito delle tecniche numeriche per la risoluzione efficace di problemi multiscala in ambienti di calcolo parallelo e distribuito. In particolare, saranno impiegate tecniche di tipo multilivello per l'analisi e il precondizionamento di sistemi lineari sparsi e di grandi dimensioni, come quelli provenienti da modelli di dinamica di fluidi o da modelli variazionali di elaborazione delle immagini, tecniche di analisi statistica per il 'reverse-engineering' delle reti di regolazione genica, tecniche di elaborazione delle immagini per l'individuazione real-time di oggetti in movimento, l'analisi di immagini cellulari, tecniche per l'elaborazione di segnali radio. Nel contesto delle attività per lo sviluppo di componenti OS e middleware, saranno considerate nuove modalità di controllo per l'accesso a risorse distribuite. (literal)
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