Descrizione della commessa "Metodi e strumenti di Calcolo Evolutivo e loro applicazione a modellazione e ottimizzazione in Sistemi Complessi (ICT.P11.012)"

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  • Descrizione della commessa "Metodi e strumenti di Calcolo Evolutivo e loro applicazione a modellazione e ottimizzazione in Sistemi Complessi (ICT.P11.012)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Il miglioramento dei processi di supporto alle decisioni in ambito medico, che si intende perseguire con i tools definiti e realizzati nel modulo, può avere una immediata ricaduta in termini di maggiore affidabilità delle diagnosi. E' inoltre da sottolineare che un utilizzo più efficiente dei sistemi di calcolo basati su griglie computazionali o su cloud, ottenibile sulla base di parte dell'attività di questa commessa, può determinare da un miglioramento della competitività per aziende che facciano parte del sistema Italia, ponendo a loro disposizione risorse di calcolo adeguate e in grado di funzionare al meglio, e dall'altro una riduzione nei costi relativi al calcolo. Dal punto di vista dell'offerta turistica, il modulo consentirà di offrire ai visitatori del centro storico di Napoli una guida turistica elettronica personalizzata utilizzabile come app su dispositivi di tipo mobile. Questo consentirà una migliore fruibilità delle risorse culturali di quell'area della città. (literal)
Strumentazione
  • Per l'implementazione ed il testing degli Algoritmi Evolutivi che si andranno ad impiegare per raggiungere gli obiettivi proposti è necessario l'uso sia di sistemi di calcolo convenzionali che sistemi di calcolo parallelo o distribuito. Sono infatti previste tanto versioni sequenziali quanto versioni parallele. Nella presente commessa si sta impiegando strumentazione già esistente presso la sede di Napoli dell'ICAR, e precisamente: - personal computers; - un cluster di tipo Beowulf con 20 nodi Pentium 4 a 1.5 GHz interconnessi mediante tecnologia di rete FastEthernet; - un sistema HP XC6000: cluster di 64 server HP Integrity Rx2600 con biprocessore Itanium 2 da 1,5 GHz, 8 GB RAM per nodo, interconnection Sierra Quadrix Elan 4, storage EVA3000 da 720 GB. Non sono pertanto ritenute al momento necessarie particolari acquisizioni né di hardware né di software. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le tematiche di ricerca proposte ed affrontate nella presente commessa riguardano essenzialmente: 1. la definizione di tecniche e strumenti basati su Algoritmi Evolutivi per l'ottimizzazione, modellizzazione e rule discovery necessari per la realizzazione di tool di tipo \"user-friendly\", in grado cioè di spiegare le proprie scelte mediante regole esplicite comprensibili all'utente. 2. l'applicazione di algoritmi evolutivi per la implementazione di middleware per griglie e cloud computazionali, ad esempio per affrontare il problema del mapping task-processori e quello del load balancing dinamico 3. l'impiego di AE per affrontare il problema della range image registration e ottenere la ricostruzione 3D di oggetti a partire da immagini 2D 4. la progettazione e l'implementazione di un algoritmo evolutivo che consenta di individuare il percorso ottimo o un buon subottimo per un utente (turista o cittadino) che voglia visitare le bellezze architettoniche e culturali di Napoli sulla base della posizione e dell'ora sia di partenza che di arrive, e di eventuali preferenze. Questo dovrà essere interfacciato sul dispositivo mobile dell'utente. (literal)
Competenze
  • L'esecuzione della commessa necessita anzitutto di competenze generali nel campo del calcolo evolutivo. Queste competenze sono ampiamente coperte dai partecipanti al modulo. Infatti alcuni partecipanti vantano un'attività di ricerca di oltre 15 anni nel campo del Calcolo Evolutivo, e possiedono dunque elevate competenze in tale settore, sia per ciò che riguarda gli aspetti modellistici che per quelli applicativi, sia ancora per la parallelizzazione di tali algoritmi. Inoltre, un altro gruppo di partecipanti ha ampie conoscenze delle problematiche caratteristiche dei sistemi complessi in genere, essendosene intensamente interessati negli ultimi anni. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le tematiche affrontate presentano rilevanti ricadute applicative in quanto possibili soluzioni a problemi di interesse pratico. Particolare interesse sarà posto nella realizzazione di tool che possano trovare impiego nei Sistemi di Supporto alle Decisioni (DSS), con particolare riferimento agli ambiti medico e logistico. Più specificamente, si mira a effettuare estrazione della conoscenza e a modellizzare il fenomeno in studio Ciò può avere ricadute molto importanti nei settori su menzionati in termini di migliore formalizzazione e di maggiore precisione nella diagnosi in ambito medico, e di migliore organizzazione dei servizi in ambito logistico. Si prevede di avere ricadute nel campo del turismo cittadino mediante la realizzazione di una guida turistica elettronica personalizzata utilizzabile come app su dispositivi di tipo mobile. (literal)
Tecnologie
  • La disponibilità in LAN di numerose e variegate risorse di calcolo caratterizzate da architetture sia convenzionali che distribuite consente un ampio spettro di modellazione per i diversi tools che, via via, si andranno a realizzare. In particolare, la modellazione dei sistemi complessi in grado di fornire soluzioni ottimali in diversi campi di applicazione (data mining, previsione di serie temporali, ottimizzazione multivariabile, etc.,) potrà essere effettuata sulla rete di sistemi attualmente presenti presso l'ICAR. Nello specifico, le tecnologie hardware e software utilizzate nella presente commessa includeranno griglie computazionali, cloud, linguaggi ad alto livello, sistemi operativi di rete, computazione evolutiva, algoritmi distribuiti di data mining, ambienti di simulazione di sistemi complessi. (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi che si intende perseguire in questa commessa sono essenzialmente due. Il primo, e più immediato, è di progettare ed implementare, in versione tanto sequenziale quanto distribuita, un insieme di tools che dopo una opportuna azione di \"tuning\", fatta automaticamente o manualmente per settare un ridotto numero di parametri, possano essere facilmente utilizzati per fornire soluzioni sub-ottime per l'elaborazione di dati in applicazioni di ottimizzazione, data mining, previsione, sistemi di supporto alle decisioni, etc. Il secondo obiettivo, meno immediato perchè prevede uno studio approfondito delle principali caratteristiche degli specifici problemi da affrontare, si propone la definizione di specifiche euristiche evolutive e relativi operatori e la loro implementazione in algoritmi per problemi dinamici. Questi ultimi non solo devono fornire soluzioni sub-ottime per sistemi di notevole complessità, ma devono essere in grado di modificare le soluzioni fornite in presenza di eventuali e non prevedibili modifiche al sistema stesso. (literal)
Stato dell'arte
  • Per ciò che concerne lo sviluppo di strumenti per ottimizzazione, modellizzazione e rule discovery, gli Algoritmi Evolutivi hanno dimostrato negli ultimi anni una notevole capacità di ottenere buoni risultati in numerosi campi di impiego, tra cui anche i sistemi complessi. Per il mapping su griglie, i modelli sono di solito molto semplificati e omettono aspetti importanti per la descrizione sia dei task che dell'hardware. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche d'indagine che si intendono adottare per le attivita di ricerca previste in questa commessa varieranno, nel tempo, al variare delle particolari tematiche affrontate. In particolare, la metodologia adottata per la definizione di tecniche e strumenti per l'ottimizzazione, modellizzazione e rule discovery, che meglio supportino i diversi campi di impiego di volta in volta considerati, sarà essenzialmente imperniata sulla progettazione, implementazione (con versioni sia seriale che parallela) e testing di euristiche già note e ampiamente usate in letteratura. La metodologia usata per la definizione di nuovi modelli di Algoritmi Evolutivi, nuove rappresentazioni e nuovi operatori necessari per affrontare al meglio il vasto insieme di problemi elencato nel campo TEMATICHE DI RICERCA si baserà su un attento studio delle problematiche da affrontare, nonché delle loro dinamicità al fine di implementare e validare in ambienti altamente distribuiti modelli ed operatori evolutivi, via via definiti, che ne rispecchino le caratteristiche. (literal)
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