Aree di ricerca

 

 

La natura prettamente tecnologica del DIEEI fa sì che le attività di ricerca dei docenti e dei ricercatori che vi operano sia principalmente indirizzata sul tema dell'Innovazione Tecnologica, declinata sui diversi Settori Scientifico Disciplinari (SSD) presenti in Dipartimento. In particolare, il Dipartimento opera con l'obiettivo di contribuire con l'Innovazione Tecnologica allo sviluppo sociale ed economico del territorio ed anche allo sviluppo della capacità di anticipare i trend scientifici. Di conseguenza, il DIEEI non solo concorre, con i propri gruppi di ricerca, alla realizzazione dei macro-obiettivi definiti dal Piano Strategico di Ateneo, ma anche contribuisce, con un processo a feedback, alla loro continua implementazione e ridefinizione.
Il DIEEI ha una vocazione interdisciplinare ed è attivo su tematiche attuali e fondamentali come Advanced Manufacturing, Energy, Environment, Future Internet, Health, Micro and nano-systems, Smart Spaces e Transportation. Tali linee di ricerca costituiscono il volano delle interazioni con le grandi realtà industriali, con le piccole e medie imprese e con iniziative di ricerca a livello europeo (ad esempio, le Societal Challenges di Horizon 2020, Factory of the Future, e_Health, ENIAC, Industria 2015, etc.) e sono quindi da considerarsi strategiche non solo per il DIEEI, ma anche per il territorio in cui opera e per l'Ateneo.
La ricerca del Dipartimento affronta in modo integrato le varie tematiche con riferimento a specifici scenari applicativi. Pertanto, invece di articolare la descrizione in termini di singole discipline o settori scientifico-disciplinari, nel seguito per ogni tematica si riportano una breve descrizione e i relativi obiettivi scientifici. Ogni ricercatore del DIEEI è coinvolto in una o più di queste tematiche, a dimostrazione della capacità del Dipartimento di mettere a sistema le competenze interdisciplinari presenti.

 

Advanced Manufacturing

Questa tematica riguarda l'ideazione, lo sviluppo e l'integrazione di tecnologie innovative per il design, la realizzazione, l'automazione ed il controllo di Adaptive and Smart Manufacturing Systems. La tematica comprende l'informatica industriale, le reti real-time wired/wireless ed ibride per la comunicazione industriale, l'automazione, il controllo, e la robotica industriale. Le applicazioni principali sono i sistemi di automazione industriale, l'automotive, la home e building automation.
Gli obiettivi includono:

• Tecniche di modellazione object-oriented dei dati e degli Information Model di sistemi di comunicazione e di calcolo per automazione industriale e domotica
• Integrazione verticale dei sistemi di gestione: Manufacturing Execution System (MES) ed Enterprise Resource planning (ERP)
• Design, deployment e valutazione analitica, simulativa o sperimentale, di architetture, protocolli e politiche di gestione di reti real-time, affidabili ed adattative, per factory communication, automotive, ed automazione
• Tecniche di modellazione standard per l'automazione
• Robotica industriale avanzata (robot industriali per ispezioni, per la manifattura rapida di componenti meccanici, sistemi di localizzazione)
• Utilizzo di tecniche di Intelligenza Artificiale per lo sviluppo di applicazioni industriali, quali la manutenzione predittiva e il controllo di qualità
• Sviluppo di architetture e di servizi per la cooperazione interoperabile tra applicazioni secondo i paradigmi di Industrial Internet of Things (IIoT) e Machine-to-Machine (M2M)
• Utilizzo del Gemello Digitale (Digital Twin) per la modellazione e la gestione di asset industriali
• Sviluppo componenti HW e SW per Sistemi Embedded per applicazioni ferroviarie

Energy

Questa tematica riguarda lo studio, la progettazione, la simulazione, la caratterizzazione e il controllo di soluzioni per la produzione, conversione, distribuzione e immagazzinamento di energia. Le applicazioni di riferimento sono nei settori civile, industriale e dei trasporti, della gestione intelligente e del risparmio energetico.
Gli obiettivi della ricerca includono:

• Sviluppo di sistemi elettrici ed elettronici per la produzione, conversione, distribuzione e immagazzinamento di energia anche da fonti alternative e rinnovabili
• Sviluppo di tecnologie microelettroniche, dispositivi, moduli di potenza, basati anche su nuovi materiali composti (SiC, GaN) e tradizionali, sistemi di illuminazione (Smart Street Lighting), ad alta efficienza energetica
• Sviluppo di soluzioni ICT di Energy Management per il monitoraggio, la gestione, la pianificazione e l'ottimizzazione dei consumi del mercato industriale, terziario e delle pubbliche amministrazioni, dei sistemi di mobilità elettrica pubblica e privata e per l'ottimizzazione delle risorse energetiche
• Soluzioni innovative per comunicazioni powerline, narrowband e broadband, per Energy Metering, Energy Management e Smart grid
• Soluzioni innovative per l’efficientamento energetico degli edifici e degli impianti HVAC, e definizione di metodologie e strumenti di calcolo per la valutazione dei consumi energetici su scala urbana
• Ricerche sugli impianti solari termici, fotovoltaici ed ibridi in configurazioni innovative per la generazione di energia termica, frigorifera ed elettrica rinnovabile
• Caratterizzazione termofisica di materiali sostenibili e componenti di riciclo

Environment

Questa tematica riguarda lo studio, la progettazione e lo sviluppo di soluzioni tecnologiche rivolte allo sviluppo sostenibile.
Gli obiettivi della ricerca sono:

• Studio, progettazione e sviluppo di sistemi e servizi ICT abilitanti, e nuovi modelli di utilizzo delle risorse per il miglioramento della qualità della vita
• Sviluppo di robot terrestri e velivoli a pilotaggio remoto per il monitoraggio ambientale, con particolare attenzione alla misura e campionamento di gas vulcanici
• Modellistica e Controllo di Sistemi Ambientali
• Studio, progettazione e sviluppo di sistemi di monitoraggio e coordinamento volti alla gestione delle emergenze in relazioni ad eventi catastrofici
• Progettazione e implementazione di servizi per il deployment di sensori ambientali e il monitoraggio di aree sensibili difficilmente raggiungibili da operatori umani
• Valutazione e monitoraggio sperimentale del rumore ambientale e dell’inquinamento atmosferico, con studio, progettazione e sviluppo di soluzioni per la mitigazione del disturbo sonoro e della qualità ambientale negli spazi urbani ed all’interno degli edifici
• Sviluppo di reattori biologici a biomassa algale o batterica per la produzione sostenibile di prodotti ad alto valore aggiunto o il trattamento di reflui civili e industriali attraverso approcci di bio-economia ed efficientamento energetico tramite sistemi smart
• Sviluppo di processi atti al recupero di residui e scarti industriali in ottica di economia circolare e simbiosi industriale
• Sviluppo di sistemi di contenimento di emissioni ed odori in atmosfera
• Valutazione della sostenibilità tecnica, economica e ambientale, di processi industriali mediante le metodologie di life cycle assessment (LCA) e life cycle costing (LCC), mirata allo sviluppo di sistemi più competitivi

 

Future Internet

Questa tematica riguarda lo studio, la progettazione e lo sviluppo di soluzioni ICT per soddisfare i nuovi requisiti tecnologici in termini di connettività e di fruizione dei servizi digitali nelle reti del futuro.
In questo ambito gli obiettivi della ricerca includono:

• Studio di architetture e protocolli per la comunicazione ubiqua negli ambienti di rete eterogenei (HetNet e 5G) che caratterizzano le Internet of things, Internet of people, Internet of Services del futuro
• Progettazione e valutazione di soluzioni energy-efficient in reti wired e wireless in conformità all'approccio di Green Networking
• Studio e progettazione di architetture e soluzioni basate su Software Defined Networking (SDN) e Network Function Virtualization (NFV)
• Soluzione per facilitare il deployment su reti esistenti di servizi e sistemi basati sull'Information-Centric Networking
• Studio e progettazione di architetture e soluzioni per il Cloud Computing nelle sue varie declinazioni: IaaS, PaaS e SaaS, all'interno di scenari federativi e cooperativi
• Ideazione, realizzazione e valutazione di soluzioni avanzate per la connettività in ambito Smart Cities
• Soluzioni per garantire la sicurezza informatica nelle infrastrutture di rete
• Orchestrazione di servizi e risorse in ambienti di Cloud-to-Egde continuum

Health        

               
Questa tematica riguarda lo studio, la progettazione e lo sviluppo di soluzioni ICT in grado di sostenere l'innovazione nell'ambito della e-health.
Gli obiettivi della ricerca includono:

• Sviluppo di servizi abilitanti nuovi modelli di attività nell'area della salute e del benessere
• Sviluppo di servizi basati su paradigmi user-centric, bio-inspired, context-aware e Internet of Everything per il miglioramento della qualità delle prestazioni erogate dal sistema sanitario e per l'integrazione ed interoperabilità di dati sanitari e clinici
• Sviluppo di servizi e tecnologie ICT assistive a supporto di categorie deboli ed al miglioramento delle prestazioni dell'assistenza territoriale
• Sviluppo di biosensori, bioingegneria e ambient assisted living

Micro and nano-systems

Questa tematica riguarda la progettazione e la caratterizzazione sperimentale di micro e nano sistemi con particolare attenzione alle applicazioni nei campi della microelettronica, dei microsensori e dei microattuatori, utilizzando tecnologie e materiali diversi, quali silicio, polimeri, ceramiche e soluzioni rispettose per l’ambiente.
Le tematiche comprendono: lo studio di materiali piezoelettrici, polimerici, nature-based, ferrofluidici, semiconduttori, la progettazione di circuiti integrati su silicio per l'alimentazione autonoma dei sistemi ed il processamento dei segnali e di MEMS per applicazioni di monitoraggio sismico ed ambientale, misure di campi elettromagnetici e realizzazione di trasduttori elettromeccanici.
Gli obiettivi includono:

• Sviluppo di modelli per la progettazione ottimizzata della catena di condizionamento dei segnali
• Progettazione e implementazione di circuiti elettronici integrati per il processamento di segnali nelle interfacce (corrente, tensione, carica) con antenne, microsensori e microattuatori
• Sviluppo di sistemi di energy harvesting per l'alimentazione autonoma dei micro e nano sistemi
• Caratterizzazione di nuovi materiali
• Caratterizzazione di nuovi sistemi di misura e trasduzione
• Sviluppo di applicazioni in campi di rilevante interesse (i.e. sensori per la robotica, per la medicina, per il monitoraggio ambientale e sismico e il monitoraggio di strutture civili)
• Metodologie di progettazione di architetture specifiche di dominio (domain specific architectures)
• Metodologie di esplorazione multi-obiettivo dello spazio di progetto di sistemi ibridi hardware/software

Smart Spaces

Questa tematica si occupa della progettazione, realizzazione e gestione di soluzioni di ICT innovative per la cooperazione di smart object e system, per favorire l'interazione di utenti (frequenti e/o occasionali) con smart environment sia in ambiti pubblici (uffici, scuole, università, ospedali, musei, aree di parcheggio) sia privati (abitazioni, edifici), con l'obiettivo di facilitare le condizioni di lavoro e migliorare la qualità della vita.
Gli obiettivi sono:

• Sviluppo di architetture e di servizi per il supporto alla cooperazione tra oggetti e all'interoperabilità secondo i paradigmi Internet of Things (IoT) e Machine-to-Machine (M2M)
• Sviluppo di servizi user-centric e context-aware
• Progetto e sviluppo di servizi basati sull'analisi dei Big Data ricavati dagli Smart Object
• Interfacce per HumanComputer Interaction (HCI) in ambienti intelligenti
• Soluzioni per la sicurezza informatica in dispositivi con risorse limitate
• Tecnologie per sistemi di localizzazione e navigazione indoor
• Strategie di scheduling per applicazioni basate su microservizi in ambienti fortemente distribuiti ed eterogenei

Transporation

Questa area di ricerca incrocia molti degli obiettivi di Agenda 2030 e del EU Green Deal per la decarbonizzazione e la digitalizzazione della mobilità. I contributi principali riguardano:

• Modelli macroscopici e microscopici per la simulazione del traffico stradale urbano
• Sviluppo di piattaforme digitali per la mobilità multimodale secondo il paradigma MaaS (Mobility-as-a-Service) e per la logistica urbana
• Modelli analitici e di simulazione ad agenti per la progettazione adattiva ed integrata di servizi di trasporto pubblico fisso e a domanda
• L’uso dei big data e dei modelli di intelligenza artificiale per la previsione e la gestione del traffico stradale e per la sicurezza nelle aree urbane