Percorsi formativi suggeriti

Il percorso di Algoritmi e Fondamenti si rivolge agli studenti che intendono approfondire la propria formazione culturale sugli aspetti teorici e algoritmici
dell’informatica e sviluppare le proprie conoscenze in uno dei settori specialistici corrispondenti. L’obiettivo è quello di formare laureati con una solida preparazione culturale e scientifica nell’area dei fondamenti dell'informatica e degli algoritmi su diversi paradigm di calcolo, nei settori dei linguaggi formali, della programmazione e dei metodi logici e formali.

S’intende fornire una formazione culturale e una vasta gamma di strumenti scientifici che consentano una visione aperta e critica dei problemi connessi all’uso di strumenti informatici, in grado di adeguare le competenze acquisite all’evoluzione delle discipline informatiche. Argomenti di specializzazione che possono essere sviluppati nell’ambito di questo percorso vertono sulle problematiche algoritmiche legate ai seguenti contesti:

• sistemi paralleli e distribuiti,
• world wide web,
• machine learning e sue applicazioni (bioinformatica, visione artificiale),
• quantum computing,
• dispositivi di calcolo non convenzionali e relativi studi di complessità,
• procedure euristiche e applicazioni di ricerca operativa,
• verifica dei programmi e ingegneria del software.

Il percorso è inteso a fornire conoscenze e competenze sui metodi per il supporto alle decisioni basati sull’uso di dati digitali, modelli matematici (descrittivi, predittivi e prescrittivi) ed algoritmi di analisi e di ottimizzazione. Il percorso è stato pensato per rispondere alla crescente domanda di laureati che siano in grado di estrarre valore dai dati disponibili in forma digitale e dagli strumenti ormai pervasivi della tecnologia dell’informazione e della comunicazione.

L’enfasi pertanto non è posta sullo sviluppo o sul perfezionamento della tecnologia bensì sul suo utilizzo intelligente per ottimizzare prodotti, processi e sistemi complessi. Il percorso include corsi di area informatica e corsi di ricerca operativa; questi ultimi sono condivisi da un percorso attivato nella Laurea Magistrale in Matematica. Il percorso vuole fornire solide competenze di base non destinate all’obsolescenza e formare un profilo professionale ad ampio spettro e molto aperto alle relazioni interdisciplinari.

L’intelligenza artificiale emerge sempre di più come scienza, metodologie, e tecniche per risolvere problemi complessi mediante approcci ispirati alla natura, estraendo conoscenza dalla realtà osservata, imparando dinamicamente dai dati, e fornendo capacità di adattabilità. Tale area è utilizzata in modo pervasivo in un crescente numero di scenari applicativi e impatta sempre di più la vita quotidiana di miliardi di persone in tutto il mondo, nonché le attività delle imprese e della pubblica amministrazione. Le applicazioni sono oggi in un ampio spettro di ambiti che includono, ad esempio, processi manifatturieri dell'Industry 4.0, prodotti e servizi adattativi, gestione aziendale, sicurezza informatica, comunicazione e marketing, reti sociali, gestione dell’ambiente, applicazioni in medicina, intrattenimento, scienze sociali, digital humanities, finanza ed economia.

L’intelligenza artificiale è oggi motore per l’innovazione dei processi delle imprese e della pubblica amministrazione e per il miglioramento delle condizioni di vita dei cittadini, nonché per l’aumento della competitività e della sostenibilità del sistema Paese.

In quest’ottica diventano fondamentali le scienze, metodologie e tecnologie informatiche che consentono di analizzare dati, estrarre e analizzare conoscenza, predire comportamenti, creare modelli della realtà osservata, ragionare sulla conoscenza acquisita, e gestire sistemi complessi.

L’esperto di intelligenza artificiale possiede un nucleo solido e ampio di conoscenze informatiche, soprattutto orientate agli obiettivi sopra citati, nonché competenze  interdisciplinari necessarie a comprendere e interagire meglio con il mondo reale, adattandosi facilmente alle continue evoluzioni tecnologiche informatiche e dei settori applicativi in cui opera.

Tale esperto contribuisce sia allo sviluppo di nuove tecnologie, metodologie e soluzioni informatiche basate sull'intelligenza artificiale in tutti i settori applicativi sopra citati nonché in quelli emergenti, sia alla progettazione, realizzazione e gestione di sistemi complessi in tali ambiti. Nella ricerca tale esperto contribuisce anche a definire e sviluppare i fondamenti teorici delle scienze e tecnologie utilizzate.

Le scienze e le tecnologie dell’informazione e comunicazione, incluse l’estrazione, la costruzione e l’analisi di conoscenza, sono ormai alla base delle attività di lavoro, di scambio informativo e d’intrattenimento di miliardi di persone in tutto il mondo, nonchè di tutte le attività delle imprese e della pubblica amministrazione.

La convergenza e l’integrazione sempre più forte delle varie attività nell’impresa e nel mondo che ci circonda sono supportate dalla convergenza delle tecnologie e dei sistemi informatici e delle applicazioni. In particolare, nella visione globale dell’Industry 4.0 si fondono sia gli aspetti di analisi e gestione dei processi di business, sia quelli di gestione dell’impresa, sia quelli manifatturieri e logistici. Nella gestione del territorio e delle pubbliche amministrazioni si fondono i vari aspetti gestionali, quelli di interazione con I cittadini e quelli di monitoraggio ambientale. Nei sistemi sociali e di intrattenimento si fondono aspetti relativi all’interazione continua e quelli di analisi dei dati.

Queste tecniche sono alla base non solo del continuo miglioramento dei processi delle grandi imprese e della pubblica amministrazione, ma anche dell’aumento della competitività e del livello d’innovazione delle piccole aziende manifatturiere per la realizzazione di prodotti e servizi innovativi ed economicamente sostenibili.

In tutte queste aree diventano critiche le scienze, metodologie e tecnologie informatiche che consentono di acquisire, analizzare, gestire dati, estrarre e analizzare conoscenza, predire comportamenti, gestire sistemi complessi, integrare informazioni attraverso strutture basate su Internet of Things, sistemi cloud, sistemi cyberinformatici, sistemi embedded e mobili.

Per la realizzazione di tali sistemi è indispensabile una conoscenza specifica capace di raccoglire, analizzare, modellare e comprendere le informazioni provenienti dal mondo reale per decidere strategie operative che consentano di assicurare il comportamento desiderato di sistemi e processi di business aziendali, sociali e di gestione territoriale.

L’esperto di informatica industriale possiede un nucleo solido e ampio di consocenze informatiche, soprattutto orientate agli obiettivi sopra citati, nonché competenze interdisciplinari necessarie a comprendere e interagire meglio con il mondo reale, adattandosi facilmente alle continue evoluzioni tecnologiche informatiche e dei settori applicativi in cui opera.

Tale esperto contribuisce sia allo sviluppo di nuove tecnologie, metodologie e soluzioni informatiche per i settori industriali e ambientali e per le applicazioni relative, sia alla progettazione, realizzazione e gestione di sistemi complessi in tali ambiti. Nell’ambito della ricerca tale esperto contribuisce anche a definire e sviluppare i fondamenti teorici delle scienze e tecnologie utilizzate.

Il percorso formativo “Informatica musicale” del Corso di Laurea Magistrale in Informatica mira a fornire una solida preparazione e una conoscenza approfondita di metodi e tecnologie multidisciplinari inerenti ai campi di indagine del sound and music computing. Innestandosi sui percorsi triennali pregressi, con particolare riferimento al Corso di Laurea in Informatica musicale, questo percorso mira a un approfondimento sugli aspetti teorici e applicativi più avanzati delle tecnologie informatiche in ambito musicale.

Una delle conseguenze della diffusione delle tecnologie informatiche è la produzione di grandi quantità di dati in formato digitale. Questa presenza massiccia di dati, che caratterizza ormai molti settori della ricerca, dei servizi e dell’industria, ha stimolato la crescita di nuove figure professionali come quella del data scientist. Questi è una
persona in grado di estrarre, integrare, organizzare, analizzare e presentare informazioni provenienti da numerose sorgenti di dati. Le iniziative in genomica, fisica delle particelle, astrofisica e neuroscienze nel settore della ricerca, così come la crescente rilevanza delle applicazioni basate sull'analisi di reti sociali sono un fattore trainante per la formazione di professionisti e ricercatori che sappiano sviluppare algoritmi in grado di filtrare,
raggruppare e categorizzare massicci flussi di dati in rapida e costante evoluzione. L’attività del data scientist richiede un insieme di competenze ampio e articolato. È necessario saper organizzare l’acquisizione di differenti tipologie di dati (testi, immagini, relazioni, geni, ...) strutturati in modalità diverse (flussi, gerarchie, reti, ...) e provenienti da sorgenti di vario tipo (Web, sensori, terminali mobili, ...), nonché la loro organizzazione in basi di dati opportunamente strutturate. Questi dati devono poter essere analizzati combinando tecniche statistiche, algoritmiche e di apprendimento automatico al fine di sintetizzare dei modelli predittivi.

Lo sviluppo e manutenzione del software rimane una realtà importante in vari ambiti produttivi, (istituti bancari e assicurativi, centri di ricerca e così via); nuove realtà produttive legate al software stanno affermandosi (ad es. per lo sviluppo di applicazioni in ambito mobile o per il mercato azionario, o per i social network e l’intrattenimento) ed i recenti incidenti informatici (ad es. i gravi disservizi alle Poste Italiane del 2011) mostrano come l’esigenza di professionalità che garantiscano maggior affidabilità e qualità del software sia spesso sottostimata. Esistono poi per certi ambiti, "safety-critical" per esempio l'avionica, dove la qualità del software non ha solo riscontro finanziario. Qui tecniche di testing e validazione vanno complementate dall'uso di metodi formali quali model checking, analisi statica e correttezza dei programmi".

Obiettivo del percorso è formare figure capaci sia di inserirsi a vari livelli nel processo di sviluppo del software in realtà aziendali consolidate, sia di avviare start-up innovative o di operare all’interno di esse. Si forniranno le competenze necessarie per lo sviluppo software affidabile e di qualità, attraverso linguaggi, metodi e modelli connessi con vari aspetti della produzione del software in ambito generale (dalla gestione e organizzazione del processo produttivo all’analisi, progetto, sviluppo e manutenzione, con un particolare riguardo alla verifica e convalida) e in ambiti specifici particolarmente attuali e stimolanti, quali la progettazione e sviluppo di videogiochi o di app per il mobile computing.

La diffusione dei dispositivi personali e mobili sta rivoluzionando l’architettura originale di Internet e delle sue applicazioni per soddisfare nuovi requisiti legati alla mobilità di milioni di utilizzatori che vogliono essere raggiungibili “sempre e ovunque” da servizi personalizzati, context-aware e collaborativi. Il fenomeno ha impatto sull’intera catena del valore di un prodotto informatico, coinvolge tutti gli ambiti disciplinari dell’informatica e costituisce, di conseguenza, un enorme attrattore di competenze professionali specifiche da parte del mondo del lavoro.

Grazie alla capillarità con cui è possibile connettere persone e oggetti in modo trasparente secondo il paradigma del Pervasive Computing e ai limitati investimenti iniziali, il settore offre opportunità ai giovani favorendo la nascita di nuove iniziative imprenditoriali legate a soluzioni in uno sconfinato ambito di applicazioni. L'integrazione ed elaborazione di dati di contesto ottenuti dalla sensoristica a bordo dei dispositivi mobili e da quella integrata nell'ambiente e negli oggetti di uso quotidiano espande significativamente la gamma di servizi implementabili; questi includono servizi georeferenziati e context-aware ad uso personale, sociale e professionale ma si estendono fino all’uso dei dispositivi personali, domotici e veicolari come sensori di parametri legati all’ambiente che ci circonda. La gestione in questi sistemi di grandi quantità di dati, spesso personali, necessita l'applicazione di tecniche evolute di protezione dei dati.

L’attività dell’informatico in questi ambiti richiede dunque un insieme di competenze ampio e articolato che questo percorso intende fornire.

Gli esseri umani sono e saranno sempre più circondati da sensori e da tecnologie di calcolo e comunicazione incorporati in svariate tipologie di oggetti e artefatti distribuiti nell'ambiente: ad esempio, reti di sensori, oggetti che consentono una percezione e una interazione aumentata (Google Glass, Kinect, Leap Motion), artefatti sensibili al contesto e reattivi agli individui (autoveicoli autonomi), “creature” digitali (avatar) o reali (robot antropomorfi, droni) in grado di situarsi nel contesto e di interagire con gli umani (reattivamente, cognitivamente, a anche affettivamente).

La computazione percettiva ha lo scopo fondamentale di cambiare l’interazione fra gli esseri umani e l’ambiente in cui si trovano immersi ad operare. Ciò comporta la messa a punto di strumenti che, anche avvalendosi di tecniche speciali di programmazione (e.g., computazione su GPU e grafica in tempo reale), consentano:

• il rilevamento e l'analisi di segnali sia intesi classicamente (audio, immagini, video, prossimità, ecc.) sia interpretati come segnali comportamentali e emotivi utilizzati da esseri umani, singolarmente o collettivamente, durante la comunicazione non verbale: posture, espressioni facciali, vocalizzazioni non linguistiche, localizzazione;
• l’apprendimento e la comprensione di tali segnali percepiti in un contesto.
• la possibilità di animare e arricchire l’interazione mediante strumenti di grafica computazionale e realtà virtuale, nonchè la simulazione e la sintesi di segnali sociali in un agente artificiale realizzato virtualmente (un avatar) o fisicamente (un robot).

Il percorso formativo mira dunque a fornire gli strumenti metodologici, progettuali e applicativi per trattare le tipologie fondamentali di interazione che possono essere adottati in diversi ambiti: ambient intelligence, ispezione industriale e controllo di produzione; media e tecnologie per allestimenti interattivi e design, fruizione interattiva dei beni culturali, assistenza sanitaria remota, video-sorveglianza intelligente, interazione fra media diversi (ad esempio, l’associazione fra tag e immagini); interazione sociale praticata attraverso i media (videoblog, condivisione video P2P); interazione catturata dai media (ad esempio, l’inferenza di interazioni non verbali a partire da sistemi di video-sorveglianza o in generale da reti di sensori); robotica; video giochi; realtà aumentata.

Il mercato dei videogiochi è uno dei settori dell’industria dell’intrattenimento che ha conosciuto il maggior sviluppo negli ultimi anni, con importanti ricadute sul fronte economico, sociale e culturale. In tale panorama, l’Italia rappresenta attualmente, dal punto di vista dei consumi, il quinto mercato in Europa. Nonostante questo, è ancora una realtà di nicchia nello scenario competitivo internazionale per quanto riguarda la produzione. Ci troviamo, tuttavia, in un momento storico particolarmente propizio per gli sviluppatori indipendenti, ai quali si stanno aprendo nuove opportunità, sia verso il mercato online (soprattutto per i terminali mobili), sia verso quello delle console. In tale contesto il ruolo dell’università è ritenuto cruciale anche dall’industria del settore, che ha segnalato esplicitamente la necessità di vedere attivato un percorso formativo che miri a colmare - almeno in parte - la carenza di preparazione specifica che caratterizza il nostro Paese. Obiettivo del percorso è quindi formare figure adatte a inserirsi nel settore dell’intrattenimento videoludico, fornendo gli strumenti concettuali, metodologici, progettuali e applicativi necessari ad affrontare e risolvere le sfide poste dallo sviluppo di applicativi software innovativi e complessi, e caratterizzati dalla necessità di lavorare in gruppi altamente multidisciplinari. In particolare, al fine di realizzare software videoludico, possono essere individuate differenti declinazioni e composizioni delle competenze acquisite in area informatica, a seconda che l’accento sia posto sulla fase progettuale e di studio di aspetti legati al gameplay e all’interazione del sistema con il giocatore o sulla fase più strettamente implementativa.

Nota importante relativa all’anno accademico 2021-22
Purtroppo, durante questo anno accademico, a causa di una imprevista e provvisoria indisponibilità di risorse, non tutti i corsi potranno essere erogati allo stesso modo degli anni precedenti. Gli studenti iscritti alla Laurea Magistrale in Informatica potranno comunque accedere a dei corsi funzionali alla formazione prevista dal percorso. Tuttavia, ci sarà una sensibile riduzione delle ore di didattica finalizzate al game programming e al game design. La cosa sarà particolarmente visibile nel contesto del sottopercorso di game design. Entrando nel dettaglio, non verrà erogato il corso di Game Design and Prototyping, verrà riportato a 48 ore il corso di Online game Design (pur continuando a valere 6 CFU) e verrà riorganizzato il corso di Artificial Intelligence for Video Games. Il resto dell’offerta formativa rimarrà invariato. I coordinatori del percorso si augurano comunque di poter tornare al più presto alla situazione in vigore fino all’anno accademico 2020-21.