A0967/7

Il Rapporto annuale di Ricerca è a cura di: Guido Maurelli

Hanno collaborato i ricercatori del Semeion:Massimo Buscema, Giulia Massini, Stefano Terzi,

Marco Intraligi, Massimiliano Capriotti, Riccardo Petritoli.

Copyright © 2009Semeion Centro Ricerche di Scienze della Comunicazione

Via Sersale, 117 ~ 00128 Roma, Italye-mail: semeion@semeion.it

web: www.semeion.it

SEMEIONCentro Ricerche di Scienze

della Comunicazione

Rapporto di Ricerca 7

Anno 2008

Copyright © MMXIARACNE editrice S.r.l.

www.aracneeditrice.itinfo@aracneeditrice.it

via Raffaele Garofalo, 133 A/B00173 Roma(06) 93781065

ISBN 978–88–548–4234–2

I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica,di riproduzione e di adattamento anche parziale,

con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi.

Non sono assolutamente consentite le fotocopiesenza il permesso scritto dell’Editore.

I edizione: luglio 2011

5

Indice

1. Presentazione del Semeion 7

1.1 Componenti del Semeion 13 1.2 I campi d’interesse della ricerca 19

2. Ricerca di base e sperimentale: scoperte, brevetti e

software 21 2.1 Reti AutoAssociate non lineari 24 2.2 Clustering Dinamico sulle Traiettorie di Datasets 30 2.3 Semantica dello spazio: Topological Weight

Centroid (TWC) 37 2.4 AutoClustering (AutoCL) 47 2.5 Active Connection Matrix: una nuova rete H-Net 52 2.6 Implicit Function As Squashing Time (IFAST):

evoluzioni 57 2.7 Probabilistic Function As Squashing Time (PFAST) 62 2.8 General Unsupervised Adaptive Algorithm for

Modular Organization of Learning Evolution (GUACAMOLE) 66

2.9 Meta-Classificatori: evoluzioni 74 2.10 AutoSelf Organizing Map (AutoSOM) 78 2.11 Nuove versioni e nuovi software del 2008 84

3. Ricerca applicata: progetti e software applicativi 93

3.1 Biomedicale settore Imaging 97 3.1.1 Applicazione della rete J-NET su Lung

Image Database Consortium (LIDC) 97 3.1.2 Procedura automatica per la generazione di

finestre su immagini con microcalcificazioni: DB CALMA 101

3.1.3 Identificazione automatica di aree d’interesse per l’identificazione di masse tumorali 104

3.1.4 Stima delle caratteristiche morfologiche dei noduli sul Lung Image Database Consortium (LIDC) 108

6

3.2 Biomedicale settore clinico 112 3.2.1 Corsi di formazione sull’Intelligenza

Artificiale per medici specialisti 112 3.2.2 Classificazione di pazienti Alzheimer

tramite l’analisi delle proteine nel sangue 116 3.2.3 Applicazione delle Reti Neurali per

l’identificazione precoce della mortalità in pazienti affetti da sanguinamento gastrointestinale 120

3.2.4 Applicazione delle Reti Neurali per l’uso appropriato della endoscopia 123

3.3 Social Security 127 3.3.1 Analisi e previsione della concentrazione di

gas sulla base di sistemi di nanosensori 127 3.4 Industria, marketing e mondo del lavoro 131

3.4.1 Reti Neurali per la classificazione di fumatori sulla base di analisi cliniche e variabili socio-anagrafiche 131

3.4.2 Analisi e simulazione dinamica dei comportamenti di consumo 134

4. Pubblicazioni scientifiche 138 5. Attività di formazione 154 6. Collaborazioni e brevetti 156

6.1 Collaborazioni e cooperazioni istituzionali 156 6.2 Elenco dei brevetti 159

7. Partecipazione a conferenze e convegni 162

7

1. Presentazione del Semeion Il Centro Ricerche Semeion è un Ente Scientifico senza scopo di

lucro, fondato nel 1985, con personalità giuridica riconosciuta nel 1991 dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MIUR). Dal 2005 è diventato Istituto Scientifico Speciale del MIUR.

L’attività istituzionale del Semeion è suddivisa in tre ambiti: - ricerca di base e sperimentale nel campo dell’intelligenza

artificiale, volta a scoprire e sperimentare nuovi modelli matematici e algoritmi con particolare riferimento ai Sistemi Artificiali Adattivi;

- ricerca applicata effettuata attraverso la realizzazione di progetti in biomedicina, sicurezza sociale, imaging, economia e finanza;

- formazione di giovani ricercatori, attraverso corsi, seminari e stage, nel campo dell’intelligenza artificiale con particolare attenzione ai nuovi modelli di Reti Neurali Artificiali e Algoritmi Evolutivi e alle procedure di applicazione per risolvere problemi complessi.

L’attività di ricerca sviluppata in ognuno di questi tre ambiti si concretizza in tre diversi modi.

La ricerca di base e sperimentale produce scoperte che vengono diffuse nella comunità scientifica tramite la pubblicazione di articoli scientifici e libri, e che spesso pongono le basi per la registrazione di brevetti.

La ricerca applicata porta alla realizzazione di progetti in diversi campi applicativi, nei quali i Sistemi Artificiali Adattivi contribuiscono all’acquisizione di nuove conoscenze e di know-how. I progetti più innovativi e competitivi diventano brevetti sfruttabili dal mondo dell’industria.

La formazione si realizza attraverso corsi, seminari e stage, che consentono a neolaureati in diverse discipline (informatica, ingegneria, fisica, matematica, medicina, statistica, ecc.) di acquisire nuove competenze nell’ambito del vasto campo dell’Intelligenza Artificiale.

Lo schema seguente illustra le diverse ramificazioni dell’attività di ricerca scientifica del Semeion.

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Nell’organizzazione generale delle attività di ricerca il tempo dedicato alla ricerca di base e sperimentale corrisponde a circa il 60% delle risorse umane in organico al Semeion. Le scoperte e il software di

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ricerca, che viene parallelamente sviluppato a scopo sperimentale, i brevetti e le pubblicazioni scientifiche, sia libri che articoli scientifici, sono gli oggetti con i quali la ricerca di base comunica i risultati del proprio lavoro alla comunità scientifica. La partecipazione a conferenze e convegni, inoltre, misura il livello di interesse che la comunità scientifica attribuisce al lavoro svolto dai ricercatori del Semeion.

La ricerca applicata, che può essere definita come un insieme di procedure organizzate al fine di verificare il dominio di validità e l’utilità di una teoria, dipende dalla ricerca di base. Ha il compito di verificare la possibilità di sviluppare tecnologie che abbiano la consistenza dei prototipi. Misura il grado di applicazione di una teoria sul piano della sua utilità economica e sociale. Durante l’attività di ricerca applicata si realizzano progetti che portano alla costruzione prototipi. All’interno del Semeion l’attività di ricerca applicata impegna circa il 30% delle risorse umane.

La formazione, infine, che comprende anche gli stage formativi, nella pianificazione delle attività istituzionali del Semeion, si può definire un’attività di divulgazione scientifica, con intento didattico. Ha lo scopo di formare i nuovi ricercatori nel campo dell’Intelligenza Artificiale e occupa circa il 10% delle risorse umane del Semeion.

L’equipe del Semeion è composta globalmente da 22 persone. Il nucleo centrale è composto di 8 ricercatori di provenienza multidisciplinare: informatici, ingegneri, fisici, economisti e medici. Ognuno è impegnato, con diversi livelli di coinvolgimento, nella ricerca di base e applicata. A questi si aggiungono 6 ricercatori associati e 6 research fellows, che collaborano a distanza all’attività del Centro. Altre due persone gestiscono l’amministrazione e la segreteria, lo studio M&D si occupa delle relazioni esterne.

Nel corso di questi ultimi anni il lavoro dei ricercatori del Semeion ha prodotto numerose scoperte nel campo dell’Intelligenza Artificiale, alcune delle quali sono state brevettate in collaborazione con aziende interessate al loro sfruttamento economico. Nei laboratori del Semeion sono stati ideati, progettati e sperimentati nuovi modelli di Sistemi Artificiali Adattivi (Reti Neurali, Algoritmi Evolutivi, Sistemi di analisi e pre-processamento dei dati), e sono stati sviluppati programmi informatici finalizzati alla sperimentazione di questi modelli. Fino al 2008 l’attività di ricerca si è concretizzata in oltre 200 pubblicazioni di articoli scientifici su riviste internazionali, 20 libri monografici e 14 brevetti internazionali.

10

Dal 2007 si è costituito un Comitato Tecnologico Scientifico, composto da diverse personalità del mondo della ricerca, sia di ambito pubblico che privato. Il Comitato si riunisce due volte l’anno e ha una funzione consultiva nell’ottica di contribuire ad orientare l’attività di ricerca di base e applicata che il Semeion svolge. L’organigramma dei componenti del Semeion è così strutturato.

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L’equipe dei ricercatori del Semeion

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1.1 Componenti del Semeion Prof. Massimo Buscema (1955): Direttore della Ricerca. Computer

scientist, fa ricerca da anni sulle Reti Neurali Artificiali e sui Sistemi Artificiali Adattivi. È stato professore presso la University of Charleston (West Virginia-USA) e direttore del “Department of Science of Communications” della stessa università, è stato, inoltre, professore di “Informatica e Linguistica” presso l’Università di Perugia. Membro dell’Editorial Board di diverse riviste scientifiche internazionali. Ha ideato, costruito e sviluppato nuovi modelli e algoritmi d’intelligenza artificiale. È autore di numerose pubblicazioni scientifiche sugli aspetti teorici della Natural Computation con oltre 150 titoli: articoli scientifici, saggi e libri sullo stesso tema. Inventore di 14 brevetti internazionali.

Ricerca di Base e Sperimentale Dr.ssa Giulia Massini (1957): Ricercatore Senior, informatica, svolge

attività di ricerca sui Sistemi Artificiali Adattivi. Si occupa dell’applicazione della Neural Computation in prevalenza in ambito sociale e medico. Ha ideato e sviluppato nuovi algoritmi adattivi e software di ricerca, è autrice di numerose pubblicazioni scientifiche.

Ing. Stefano Terzi (1970): Ricercatore Senior, ingegnere elettronico, ha sviluppato software di ricerca implementando modelli di Reti Neurali Artificiali e di algoritmi evolutivi, per l’applicazione al campo medico e della sicurezza. Autore di diverse pubblicazioni scientifiche.

Ing. Marco Breda (1962): Ricercatore Senior, ingegnere elettronico, ha lavorato in importanti aziende nel settore delle telecomunicazioni (Telecom, Ericsson). Opera come ricercatore presso il Semeion dove si occupa di ricerca di base, contribuendo a diverse pubblicazioni e alla produzione di alcuni pacchetti applicativi.

Ricerca Applicata Marco Intraligi (1959): Ricercatore Senior, informatico, esperto in

tecniche di preprocessing ed elaborazioni di dati con i Sistemi Artificiali Adattivi. Autore di articoli scientifici sulle applicazioni di modelli artificiali nell’ambito della diagnostica clinica e dei sistemi di trattamento dell’imaging biomedicale.

Dr. Massimiliano Capriotti (1964): Ricercatore, informatico, esperto nell’applicazione dei modelli d’intelligenza artificiali al campo della sicurezza e della medicina. Autore di pubblicazioni scientifiche.

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Ing. Riccardo Petritoli (1970): Ricercatore, ingegnere elettronico, ha sviluppato software applicativi in ambito medico implementando modelli di Reti Neurali Artificiali. È esperto in tecniche di analisi di imaging biomedicale. Autore di pubblicazioni scientifiche.

Organizzazione e Comunicazione della Ricerca Dr. Guido Maurelli (1957): Ricercatore, laureato in lettere e filosofia,

Responsabile della comunicazione. È esperto nell’appli-cazione dei Sistemi Artificiali Adattivi al campo sociale. Ha pub-blicato articoli e saggi su libri e riviste scientifiche internazionali. Si occupa della divulgazione scientifica delle attività di ricerca del Semeion e della gestione dei progetti di ricerca applicata.

Dr.ssa Ester Testa (1972): segreteria organizzativa, laureata in Scienze Politiche, si occupa dell’organizzazione interna delle attività del Semeion.

Giancarlo Magistretti (1969): ragioniere, responsabile dell’am-ministrazione del Semeion.

Ricercatori Associati Ing. Gino Catzola (1953): Ricercatore Associato, ingegnere

elettronico, specializzato in Program Management, Computer Science, e Sistemi Dinamici Complessi. Ha lavorato per importanti aziende multinazionali per i mercati Difesa, Spazio, Telecomu-nicazioni (TIM, Digital Equipment, Alenia Spazio). Attualmente è in Telecom Italia. Collabora all’attività di ricerca del Semeion sui Sistemi Dinamici Complessi, Reti Neurali Artificiali e Intelligenza Artificiale.

Dr. Enzo Grossi (1951): Ricercatore Associato, medico, attualmente Direttore Medico della Bracco SpA, Dipartimento Farma Italia. Ha lavorato come manager nell’ambito della Ricerca e Sviluppo di diverse aziende multinazionali del settore medico farmaceutico (Menarini, Ciba Geigy, Beecham-Smith Kline & Beecham). Autore di circa 300 pubblicazioni scientifiche su riviste mediche. Membro di diverse società scientifiche e di board scientifici di riviste internazionali. Collabora all’attività di ricerca del Semeion, contribuendo attraverso numerose pubblicazioni.

Ing. Giovanni Pieri (1938): Ricercatore Associato, ingegnere chimico, attualmente è consulente per il trasferimento tecnologico presso imprese e enti pubblici. È stato direttore del Centro Ricerche G.

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Donegani (Montedison/ENI). Ha pubblicato articoli scientifici sulla fisica delle apparecchiature chimiche.

Dr. Vittorio Carlei (1972): Ricercatore Associato, Phd in economia, Ricercatore presso il DMQTE dell’Università di Chieti-Pescara, è Direttore della 2C-srl, una spin-off del Semeion, che opera nell’ambito della business innovation, applicando sistemi intelligenti in campo economico e finanziario per grandi gruppi bancari (Santander, Unicredit).

Prof. Gaetano Salina (1960): Ricercatore Associato, Primo Ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, lavora nella sezione di Roma “Tor Vergata”. I suoi principali campi di interesse sono: computers massivamente paralleli, reti neuronali, elettronica digitale ed analogica (VLSI), meccanica statistica e teoria dei campi.

Dr. Marco Pizziol (1980): Ricercatore, laureato in fisica presso l’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, lavora nell’ambito della ricerca e sviluppo di sistemi adattivi applicati in campo biomedico.

Research Fellows Prof. Stanley Einstein (1934): Psicologo clinico e sociale, da molti anni

specializzato nel campo delle tossicodipendenze, con particolare riferimento ai problemi di uso ed abuso di droghe. Autore di 14 libri, fondatore ed Editor in Chief della rivista internazionale sulle droghe “Substance Use & Misuse” pubblicata da oltre 40 anni, e di altre riviste su problemi sociali come “Violence, Aggression & Terrorism”. Direttore del Middle Eastern Summer Institute on Drug Use, Jerusalem.

Prof. Pierluigi Sacco (1964): Professore Ordinario di Politica Economica presso l’Università IUAV di Venezia. Prorettore alla Comunicazione e alle attività editoriali della IUAV. Scrive per il Sole24Ore. Ha pubblicato numerosi articoli e saggi scientifici nel campo della teoria economica, della teoria dei giochi e dell’economia della cultura.

Prof. William J. Tastle: Associate Professor presso la Ithaca College School of Business di New York, attualmente Managing Editor, dell’International Journal of General Systems, recentemente tiene corsi di: Database Applications in Business, Management Information Systems, Business Systems & Technology. La sua attività di ricerca è focalizzata su la modellizzazione dei sistemi complessi utilizzando interfacce visuali, e l’analisi dei sistemi aziendali complessi.

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Dr. Marco Ramazzotti (1969): Archeologo, Ricercatore presso la Cattedra di “Archeologia e Storia dell’Arte del Vicino Oriente Antico”, dell’Università di Roma La Sapienza. È stato fra i primi archeologi ad applicare modelli matematici (Reti Neurali, Algoritmi Evolutivi) allo studio di database archeologici, pubblicando diversi articoli su importanti riviste del settore.

St. Geoff Monaghan (1954): Ricercatore Associato, detective, ha lavorato 25 anni presso nella Metropolitan Police Service di Londra, Scotland Yard, con un’esperienza internazionale nelle strategie di contrasto al traffico di droga. Attualmente è consulente dell’United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC) sede di Mosca.

Ammiraglio Roberto Fusco (1946): Ricercatore Associato, attualmente è ufficiale ammiraglio della Marina Militare in congedo. Ha percorso l’intera carriera di ufficiale di Stato Maggiore fino al massimo grado di Ammiraglio di Squadra. Laureato in “Scienze marittime e navali”, specializzato in “guerra elettronica” e “telecomunicazioni”. Ha assolto numerosi incarichi di comando navale. Dal 2007 collabora come esperto militare con il Semeion.

Comitato Tecnologico Scientifico Prof. Francesco Beltrame (1953): Professore Ordinario di Bioingegneria,

Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Telematica della Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Genova. Direttore del Dipartimento di Tecnologie dell’Informazione e delle Comunicazioni del CNR. Presidente del Comitato Tecnico Scientifico del MUR per la ricerca industriale (legge 297/99).

Dr. Andrea Bettini (1953): Manager e consulente di direzione, ha ricoperto ruoli dirigenziali in numerose aziende operanti in diversi settori: informatica, servizi, formazione professionale (Apple Computer Italia, Sodexho Pass, MrTed Italy, Irescogi, Fondazione Consulenti per il Lavoro). Attualmente è responsabile commerciale della RES Consulting Group.

Dr. Massimo Chieli (1950): Presidente di Alitalia Express e Consulente Aziendale. È autore di articoli e pubblicazioni su temi di organizzazione e di service management e svolge docenze in corsi di formazione e master aziendali e universitari.

Prof. Amilcare Collina (1939): Ingegnere chimico, è stato Professore al Politecnico di Milano, per 25 anni ha lavorato nel settore Ricerca & Sviluppo della Montedison con diversi livelli di responsabilità fino ad

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arrivare a ricoprire il ruolo di Capo dell’Ufficio Tecnologico dell’intero Gruppo. Dal 1994 lavora nel Gruppo Mapei, attualmente è Advisor del CEO per la ricerca e l’innovazione. È membro del Board Ricerca ed Innovazione del Cefic (European Chemical Industry Council).

Dr. Luciano Criscuoli (1950): Direttore Generale per il Coordinamento e lo Sviluppo della Ricerca del Ministero dell’Università e della Ricerca dal 1999. È membro permanente di numerose commissioni di studio per l’attuazione delle politiche di intervento nel settore della ricerca. Ricopre incarichi istituzionali di rappresentanza del Ministero nelle sedi nazionali e internazionali. Ha curato la definizione di nuove specifiche normative di settore, di documenti di programmazione del Ministero per l’attuazione di interventi finalizzati al potenziamento e al sostegno della ricerca (PNR, Linee Guida per la Politica Scientifica e Tecnologica del Governo, PON per il Mezzogiorno, ecc).

Dr. Enzo Grossi (1951): già descritto nei ricercatori associati. Dr. Federico Nazzari (1942): Manager nel settore dell’industria

Farmaceutica ha svolto le sue mansioni in aziende multinazionali ricoprendo importanti ruoli dirigenziali (Vice Direttore Generale Upjohn SpA, AD della Maggioni Winthrop, Presidente e AD dell’Istituto Luso Farmaco d’Italia SpA). Dal 2000 al 2007 ha operato in Bracco come Group Vice President General Affairs. È stato Presidente di Farmindustria per tre mandati, di cui due consecutivi il terzo nel 2003. Dal febbraio 2007 è entrato nel Consiglio di Recordati SpA con delega per i rapporti istituzionali.

Prof. Roberto Passariello (1941): Professore Ordinario di Radiologia e Direttore dell’Istituto di Radiologia dell’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”. Autore o co-autore di 10 libri e di oltre 500 pubblicazioni scientifiche, molte delle quali su riviste internazionali. Autore di più di 600 Conferenze, comunicazioni, relazioni su invito e moderazioni a Tavole Rotonde in Italia e all’Estero. Membro Onorario di numerose società scientifiche fra cui: Radiological Society of North America, European Association of Radiology, Cardiovascular and Interventional Society of Europe, Royal College of Radiology.

Prof. Pierluigi Sacco (1964): già descritto nei ricercatori associati. Dr. Cristiano Sandels Navarro (1960): Project & Business Manager, si

occupa di progetti di sviluppo, organizzazione e gestione aziendale. Ha lavorato nell’ambito della comunicazione, marketing e consulenza aziendale. Collabora con l’Università di Milano con docenze sulla

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sostenibilità energetica e ambientale. Ha contribuito alla stesura dei contenuti del programma per la candidatura di Milano per l’EXPO 2015.

Relazioni pubbliche e istituzionali Luciana Marcellini Hercolani Gaddi (1948): Public & Institutional

Relations, fondatrice dello Studio M&D, che svolge tutte le attività necessarie a favorire il contatto e la messa in relazione fra aziende pubbliche, private ed istituzioni. I settori dove lo Studio prevalentemente opera sono quelli della Ricerca, dell’Aeronautica, della Manutenzione. Collabora con il Semeion dal 2005.

19

1.2 I campi d’interesse della ricerca L’attività di ricerca del Semeion nelle sue componenti, ricerca di

base, ricerca sperimentale e ricerca applicata, ha investito, nel tempo, diversi campi d’interesse. Nel corso degli anni, come è ovvio per un centro ricerche, l’interesse ha subito modifiche determinate essenzialmente da mutate condizioni storico-scientifiche. Queste trasformazioni d’interesse sono state orientate principalmente da due spinte parallele:

a. un lavoro di ricerca scientifica sempre più orientato a studiare e comprendere le logiche di funzionamento dei fenomeni complessi;

b. un’attenzione al contesto storico relativamente allo sviluppo delle dinamiche socio-culturali e alle diverse manifestazioni del mondo naturale.

In questa prospettiva l’esplicitazione dei campi di interesse nei quali la ricerca del Semeion si è sviluppata dalla sua fondazione ad oggi, consentirà di comprendere l’evoluzione scientifica e storica del centro. I campi sono:

1. prevenzione sociale e sanitaria (dal 1985); 2. settore aziendale e industriale (dal 1987); 3. settore scolastico ed educativo (dal 1990); 4. ambiente e territorio (dal 1995); 5. economia e finanza (dal 1996); 6. mondo del lavoro e orientamento professionale (dal 1998); 7. settore medico, biologico e farmaceutico (dal 2000); 8. settore della sicurezza sociale e dei fenomeni criminali (dal

2000).

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