CODICE 80563 ANNO ACCADEMICO 2020/2021 CFU 9 cfu anno 1 BIOENGINEERING 11159 (LM-21) - GENOVA SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-INF/06 LINGUA Italiano (Inglese a richiesta) SEDE GENOVA PERIODO 1° Semestre MATERIALE DIDATTICO AULAWEB PRESENTAZIONE Fornisce le nozioni di base per l'analisi di dati e segnali e applicazioni pratiche per dati e segnali biomedici. OBIETTIVI E CONTENUTI OBIETTIVI FORMATIVI Analisi e visualizzazione dei dati. Modelli grafici statici (reti Bayesiane, regressione, analisi fattoriale, teoria della decisione e misture di Gaussiane). Modelli grafici dinamici (hidden markov models, modelli dinamici lineari). Reti neurali. Quantizzazione vettoriale e macchine a supporto vettoriale. Approccio Bayesiano al confronto fra modelli e al test di ipotesi. OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO Lo scopo di questo corso è fornire agli studenti gli strumenti essenziali per l'analisi quantitativa di dati e segnali di interesse per la medicina e la biologia. Entro la fine del corso gli studenti saranno in grado di: Progettare e applicare metodi di analisi e modellizzazione dei dati - compresi i dati temporali (segnali) - di interesse per la medicina e la biologia Identificare l'approccio corretto (selezione del modello, identificazione del modello, visualizzazione dei dati) per uno specifico problema di analisi dei dati Utilizzare MATLAB per visualizzare correttamente ed efficacemente dati e segnali biomedici e implementare modelli di essi PREREQUISITI Non ci sono prerequisiti formali, ma il corso richiede solide basi nell'analisi matematica e nell'algebra lineare. MODALITA' DIDATTICHE Il corso è organizzato combina lezioni frontali e attività di laboratorio. Le lezioni frontali si concentreranno su teoria e metodi per l'analisi dei dati. Le attività di laboratorio si concentreranno sull'applicazione a problemi di analisi dei dati reali nel contesto della bioingegneria. Nell'AA 2020-2021 il corso sarà tenuto in presenza, ma tutte le lezioni e le attività di laboratorio saranno offerte anche a distanza, sia online che offline. PROGRAMMA/CONTENUTO A. Analisi e visualizzazione dei dati. tipi di dati. Analisi come identificazione di modelli. Analisi statistica dei dati. Cosa fare e cosa non fare nella visualizzazione dei dati B. Stime di densità di probabilità Apprendimento senza supervisione. Modello gaussiano. Analisi delle componenti principali, analisi fattoriale, analisi delle componenti indipendenti, analisi dei cluster e algoritmo EM. C. Teoria delle decisioni. Teoria Bayesiana della decisione. Classificatori Bayesiani. Classificatori logistici. Modelli lineari generalizzati. Prestazioni di un classificatore: curva ROC. D. Reti neurali multistrato. Percettroni. Reti neurali multistrato e algoritmo della backpropagation. Progettazione di un modello di rete neurale E. Modelli grafici. Dati statici. Un quadro generale per la modellazione dei dati. L'algoritmo EM. Regressione, teoria delle decisioni, analisi fattoriale come modelli grafici. Modelli grafici dinamici (panoramica): dati temporali (segnali). Segnali discreti vs continui. Modelli di Markov nascosti, sistemi dinamici lineari come modelli grafici dinamici F. Generalizzazione. Teoria della regolarizzazione, quantizzazione vettoriale. Supportare macchine vettoriali. TESTI/BIBLIOGRAFIA Murphy, KP. Machine Learning: A Probabilistic Perspective. MIT Press, 2012. . DOCENTI E COMMISSIONI VITTORIO SANGUINETI Commissione d'esame VITTORIO SANGUINETI (Presidente) MAURO GIACOMINI MARCO MASSIMO FATO (Presidente Supplente) LEZIONI INIZIO LEZIONI Metà settembre 2020. Controlla il calendario dei corsi per l'orario delle lezioni Orari delle lezioni L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy ESAMI MODALITA' D'ESAME Esame scritto (peso 50%) Project work (singoli o coppie, peso 50%) Soluzione di un problema reale di analisi / elaborazione dei dati biomedici, scelta da un elenco di progetti proposti Sviluppo di software per calcolo / analisi / elaborazione Applicazione interattiva (MATLAB Livescript) che riporta i risultati Scadenze fisse (inizio febbraio, inizio luglio) MODALITA' DI ACCERTAMENTO Il Project work sarà valutato in termini di: 1) Documentazione (correttezza, chiarezza, sintesi, terminologia): 10 punti 2) Implementazione (struttura e organizzazione del codice, efficienza): 10 punti 3) Visualizzazione dei dati (qualità tecnica delle figure, adeguatezza della tecnica di visualizzazione, efficacia, chiarezza): 10 punti 4) Bonus (2 pts max) se il report fornisce analisi aggiuntive (oltre a quelle richieste). Il bonus viene aggiunto solo se si ottiene il punteggio massimo negli altri tre criteri. Calendario appelli Data appello Orario Luogo Tipologia Note 13/01/2021 09:30 GENOVA Scritto 11/02/2021 09:30 GENOVA Scritto 10/06/2021 09:30 GENOVA Scritto 08/07/2021 09:30 GENOVA Scritto 09/09/2021 09:30 GENOVA Scritto