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CYBER PHYSICAL SYSTEMS

CODICE 72306
ANNO ACCADEMICO 2020/2021
CFU 10 cfu al 1° anno di 8732 INGEGNERIA ELETTRONICA (LM-29) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-INF/01
LINGUA Italiano (Inglese a richiesta)
SEDE GENOVA (INGEGNERIA ELETTRONICA )
PERIODO Annuale
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

Il corso intende fornire un’ampia panoramica sui vari tipi di cyberphysical sytems: sistemi sincroni, asincroni, dinamici a tempo continuo, temporizzati, ibridi. La trattazione dei sistemi riguarda argomenti di modellazione, simulazione e verifica (model checking). Ogni argomento è affrontato anche attraverso l’utilizzo di appropriati strumenti di sviluppo, quali nuXmv, Spin, Uppaal, Matlab-Simulink. La parte finale del corso riguarda l’introduzione di applicazioni (machine learning. Internet of Things, microcontrollori)

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso intende fornire un’introduzione all’analisi e alla progettazione di sistemi cyberphysical system. Questo comprende i processi sincroni e asincroni, i requisiti di safety e liveness, e i sistemi dinamici e temporizzati. Il corso riprende e sviluppa nozioni di calcolo delle probabilità e statistica e sviluppa semplici applicazioni di intelligenza artificiale per la collective intelligence.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Frequentando il corso, lo studente dovrebbe arrivare a possedere un’ampia conoscenza sui vari tipi di cyberphysical sytems, quali: sistemi sincroni, asincroni, dinamici a tempo continuo, temporizzati, ibridi. Per ogni tipo di sistema, si trattano argomenti di modellazione, simulazione e verifica (model checking). Lo studente sarà messo in grado di conoscere le basi teoriche, poi di studiare alcuni esempi applicativi. Esericizi sono proposti, e solitamente risolti in classe, per ciascuno degli argomenti, al fine di verificare l’acquisizione delle conoscenze. Lo studente imparerà anche ad utilizzare appropriati strumenti di sviluppo, per ciascuna tipologia di cyberphysical syetm, quali nuXmv, Spin, Uppaal, Matlab-Simulink.

La parte finale del corso è dedicata alle applicazioni, specialmente nell'ambito dell'Internet of Things. Si introdurrà il linguaggio python, specialmente per il processamento dei dati

Il progetto previsto alla fine del corso dovrebbero stimolare le capacità progettuali dello studente, e la verifica operativa sul campo delle conoscenze acquisite.

I risultati di apprendimento riguardano la realizzazione degli obiettivi formativi di cui sopra, anche attraverso l’implementazione di un progetto.

PREREQUISITI

Elettronica dei sistemi digitali

Fondamenti di programmazione

Fondamenti di architettura dei calcolatori

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali, con utilizzo di slide, ed esercizi svolti sia alla lavagna sia al PC (o in tele-didattic, se reso necessario), utilizzando gli strumenti di sviluppo/simulazione indicati a lezione. Ricevimento studenti. Proposta, realizzazione e discussione di progetti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Modellazione, simulazione e verifica di cyberphysical systems

  • Introduzione
  • Modelli sincroni
  • Requisiti di safety
  • Modelli asincroni
  • Requisiti di liveness
  • Sistemi dinamici
  • Sistemi temporizzati
  • Sistemi ibridi

Introduzione al linguaggio python

Applicazioni di machine learning IoT

TESTI/BIBLIOGRAFIA

R. Alur, Principles of Cyberphysical Systems: 
https://mitpress.mit.edu/books/principles-cyber-physical-systems

S. Guido, Introduction to Machine Learning with Python

C. Noviello, Mastering STM32
https://www.carminenoviello.com/mastering-stm32/

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

FRANCESCO BELLOTTI (Presidente)

ALESSANDRO DE GLORIA

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali, con utilizzo di slide, ed esercizi svolti sia alla lavagna sia al PC (o in tele-didattic, se reso necessario), utilizzando gli strumenti di sviluppo/simulazione indicati a lezione. Ricevimento studenti. Proposta, realizzazione e discussione di progetti.

INIZIO LEZIONI

Come da calendario didattico

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale sulla prima parte (cyber-physical systems), comprendente sia domande teoriche sia esercizi, sugli argomenti trattati a lezione.

Lavoro di progetto (sulla modellazione/simulazione di un cyberphysical system o su un'applicazione IoT/machine learning)

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’accertamento avverrà tramite domande/esercizi nell’esame orale. Per quanto riguarda il progetto e l’esercizio applicativo, la valutazione avverrà nei colloqui preparatori e durante la progettazione/implementazione e nella discussione finale di un elaborato descrittivo del lavoro svolto.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
30/12/2020 10:00 GENOVA Esame su appuntamento
22/07/2021 10:00 GENOVA Esame su appuntamento