Descrizione del modulo "Controllo e Ottimizzazione di Sistemi Complessi (ICT.P11.005.001)"

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  • Descrizione del modulo "Controllo e Ottimizzazione di Sistemi Complessi (ICT.P11.005.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Le principali applicazioni di tipo non strettamente produttivo riguardano l'ambiente e territorio, la salute e la scienza della vita, l'economia. applicazioni in fisica statistica (riconoscimento degli stati di minima energia), strumenti di supporto alle decisioni per i mercati finanziari. (literal)
Strumentazione
  • Workstations con media potenza di calcolo e computers personali. Software di programmazione matematica e altri software matematici. Aule attrezzate per la didattica, biblioteca. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il modulo studia modelli matematici per problemi di decisione e controllo in sistemi complessi. I problemi di decisione vengono formulati come problemi di ottimizzazione in cui le decisioni ammissibili sono rappresentate da un modello matematico costituito da un sistema di disequazioni, detti vincoli, e da un criterio di scelta rappresentato da una funzione obiettivo. I problemi di controllo vengono formulati come sistemi di equazioni differenziali in cui vanno determinate le variabili di controllo al fine di ottenere certe evoluzioni del sistema complesso. Problemi di decisione e controllo emergono in tutti i settori di attivita', dall'ingegneria, all'economia, alle scienze della salute e della vita e alle scienze fisiche. Il modulo studia gli aspetti metodologici di tali tematiche nell'ambito di progetti in settori applicativi. Le tematiche metodologiche su cui si sviluppa il modulo sono: 1. Controllo stocastico di sistemi non lineari, 2. Ottimizzazione non lineare 3. Ottimizzazione per problemi a variabili intere e miste. I settori applicativi sono i trasporti, l'energia, l'economia, la finanza, la robotica, la fisica statistica e la biofisica. (literal)
Competenze
  • Le competenze presenti in questa commessa sono la Programmazione Matematica, l'Ottimizzazione Combinatorica, la Matematica Discreta, l'Analisi e Controllo dei Sistemi non lineari, il Controllo Ottimo stocastico e la Robotica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Gli impieghi dell'attivita' di ricerca ricadono in molteplici settori produttivi industriali e di servizio. In particolare, le principali applicazioni riguardano: - la produzione di energia elettrica, la gestione operativa giorno per giorno delle centrali, strumenti di supporto alle decisioni per intervenire nei mercati elettrici; - strumenti di supporto alle decisioni per aziende di trasporto; - strumenti di analisi per l'industria farmceutica; - disegno di reti di telecomunicazioni; - sistemi di filtraggio di segnale nel campo delle telecomunicazioni; - robotica. (literal)
Tecnologie
  • Le metodologie di modellazione impiegate sono la programmazione matematica non lineare, l'ottimizzazione globale, la programmazione intera e intera mista, tecniche di approssimazione o euristiche per problemi combinatori, la teoria dei grafi, modelli aleatori non gaussiani o non lineari, programmazione logica. (literal)
Obiettivi
  • CONTROLLO STOCASTICO DI SISTEMI NON LINEARI Tecniche polinomiali per il controllo ottimo di sistemi stocastici perturbati Algoritmi di controllo subottimo per sistemi lineari stocastici con disturbi dipendenti dallo stato e dal controllo Algoritmi di approssimazione per equazioni non lineari OTTIMIZZAZIONE NON LINEARE Algoritmi di ottimizzazione senza derivate e per problemi vincolati di ottimizzazione non lineare a larga scala Metodi per determinare ottimi globali di funzioni continue OTTIMIZZAZIONE PER PROBLEMI A VARIABILI INTERE O MISTE metodi poliedrali per la soluzione di problemi di programmazione intera o mista metodi Interior Point per problemi di programmazione lineare strutturata tecniche di teoria dei grafi in ottimizzazione discreta Applicazioni dei risultati metodologici al controllo semaforico, al trasporto multimodale, al problema della determinazione di strutture molecolari a energia minima, al problema della determinazione degli stati di minima energia in Fisica Statistica, a problemi di produzione di energia elettrica, al progetto di reti logistiche e supply chain. (literal)
Stato dell'arte
  • Lo sviluppo di algoritmi per il controllo e l'ottimizzazione di sistemi complessi e' un argomento di ricerca di rilievo internazionale, sia in ambito accademico che industriale. Molteplici sono i gruppi specializzati su differenti tematiche (ottimizzazione discreta e continua, controllo di sistemi, algoritmica, scienze dei trasporti). Meno numerose, invece, sono le unita' che studiano simultaneamente i diversi aspetti della complessita' di un sistema. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche di indagine applicate in tutte le tematiche sono quelle legate all'uso di modelli matematici di fenomeni complessi. La tecnica consiste in una fase di modellazione del fenomeno studiato, nella ricerca di nuovi modelli o uso di modelli noti, nello studio delle caratteristiche di tali modelli, nell'implementazione degli algoritmi ad alta efficienza computazionale, nelle simulazioni numeriche e test sui risultati, e nella dimostrazione dell'efficacia pratica dei concetti algoritmici elaborati tramite valutazione sperimentale. (literal)
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