Mission
La sezione di Informatica e Matematica è caratterizzata da una forte connotazione multidisciplinare, potendo contare sulla collaborazione tra ricercatori di aree quantitative, con particolare riferimento alle discipline matematiche e statistiche e ricercatori di scienze applicate nel campo della computer science. Tale mix di competenze si pone l’obiettivo di costruire, su un background scientifico orientato agli aspetti teorici e ai formalismi tipici delle scienze di base di area statistico-matematica, soluzioni funzionali tipiche delle scienze applicate di area informatica. Esempi di tematiche che hanno potuto godere in maniera determinante di una simile interazione sono, ad esempio, l’area del machine learning, delle valutazioni empiriche in ambito di ingegneria del software e della verifica formale nell’ambito della sicurezza e del calcolo parallelo. La mission principale della sezione è dunque quella di studiare ed avanzare lo stato dell’arte delle “scienze esatte” per poterle adattare ed applicare a problemi concreti caratterizzati da una componente informatica.
Le aree di applicazione maggiormente esplorate sinora possono essere riassunte nelle seguenti:
Ingegneria del software
In quest’area i membri della sezione si sono dedicati a due filoni fondamentali, ossia quello legato alle metodologie ed ai processi di sviluppo, con l’obiettivo di fornire strumenti sempre più efficaci per supportare il team di sviluppo durante le varie fasi del ciclo di sviluppo del software e quello rivolto alla qualità del software, dove ci si è concentrati sulla proposta di approcci volti a verificare e garantire una qualità dei prodotti software elevata [2] [4] [13].
In quest’area diversi membri della sezione (Fausto Fasano, Rocco Oliveto, Simone Scalabrino) hanno competenze specifiche molto elevate, specialmente in ambito di qualità del software, gestione, evoluzione e manutenzione dei sistemi software. Tuttavia, sono molteplici le collaborazioni all’interno della Sezione, come testimoniato dalla partecipazione di un numero consistente di membri (Fausto Fasano, Remo Pareschi, Stefano Ricciardi, Rocco Oliveto, Simone Scalabrino) alle attività del SofTware And Knowledge Engineering (STAKE) Lab, un laboratorio di ricerca fondato dal Prof. Oliveto con lo scopo di avanzare lo stato dell’arte nell’ingegneria del software e nell’ingegneria della conoscenza, migliorare la produttività degli utenti e sviluppare nuovi metodi e strumenti per supportare i decisori. L’esperienza maturata nella gestione di oltre un centinaio di progetti di sviluppo software e l’elevata produzione scientifica nel settore, che conta oltre 250 articoli, sono ulteriori testimonianze dell’impegno che da anni i membri della sezione dedicano a questa tematica.
Intelligenza artificiale
In quest’area i membri della sezione intendono esplorare le potenzialità dell’apprendimento automatico come strumento per la raccomandazione di soluzioni a problemi complessi, la verifica automatica di modelli software e della qualità dei dati e delle procedure per elaborarli, la creazione di modelli a partire dai dati [3].
In quest’area competenze specifiche sono state maturare sia sotto il profilo scientifico, in cui tecniche di machine learning sono state applicate con successo a diversi problemi quali l’individuazione di codice malevolo e contesti di esecuzione specifici in applicazioni per dispositivi mobile [1], studi sulla qualità [2] [4] e la correttezza [3] del software e il riconoscimento biometrico [6], sia in ambito di terza missione, con la creazione dello spin-off Datasound da parte di alcuni membri della sezione (Remo Pareschi, Rocco Oliveto, Simone Scalabrino) che prevede, tra i propri obiettivi, anche quello di sfruttare tecniche di intelligenza artificiale per migliorare i sistemi di supporto alle decisioni in diversi ambiti, quali il marketing, la gestione delle risorse umane e l’analisi di grandi quantità di dati.
Realtà virtuale e aumentata
In quest’area si esplorano applicazioni delle più moderne tecnologie nell’ambito degli ambienti virtuali al problema dell’accesso e della manutenzione remota in ambienti distanti o pericolosi [5]. Nel medesimo ambito si collocano studi rivolti al miglioramento della qualità della vita, come ad esempio sistemi a supporto di individui affetti da disabilità o capacità sensoriali limitate che possono avvantaggiarsi di sistemi di computer vision [8]. Infine, la realtà virtuale è stata applicata ai beni archeologici e culturali, dove viene usata per consentire agli utenti la fruizione di opere d’arte e siti archeologici: nel primo contesto si vuole offrire all’utente un’esperienza visuale completamente virtuale, tramite un visore VR immersivo, ovvero una aumentazione dell’opera reale con contenuti virtuali visibili tramite un visore AR con capacità see-through; nel contesto archeologico, invece, l’utente potrà visualizzare interi siti archeologici, parte di essi o anche singole opere architettoniche come appaiono nel loro aspetto attuale o nel periodo in cui il sito era visibile nella sua integrità architettonica e costruttiva, con la possibilità di rappresentare ambientazioni, personaggi, usi e costumi dell’epoca che si avvicenderanno secondo un percorso narrativo coerente con le informazioni storiche e filologiche [7].
Competenze specifiche relativa a tale tematica sono state acquisite in diversi progetti in corso di sviluppo che hanno portato alla realizzazione di alcuni prototipi per il progetto ARKAEVISION [7] finalizzati alla fruizione aumentata di opere d’arte e siti archeologici. L’esperienza nell’uso di software di modellazione di ambienti VR/AR è inoltre stata oggetto di numerosi seminari e master universitari.
Metodi crittografici per il controllo degli accessi
Quest’area ricopre aspetti sia teorici che pratici della sicurezza informatica con particolare attenzione alla modellizzazione, l’analisi e l’implementazione di sistemi di controllo degli accessi. Una delle aree di ricerca attive in quest’ambito mira a selezionare i descrittori più efficaci per alcune caratteristiche biometriche, confrontando oggettivamente la loro performance secondo metriche consolidate [6]. Inoltre, viene studiato il problema di modellare ed implementare politiche di controllo degli accessi multilivello attraverso l’utilizzo di metodi crittografici e l’utilizzo di metodi formali per l’analisi della sicurezza di politiche amministrative per il controllo degli accessi [9].
In quest’area molteplici sono stati gli studi che hanno condotto alla realizzazione di prototipi, nell’ambito di tesi di primo e secondo livello, per sfruttare protocolli all’avanguardia nel campo del controllo degli accessi. Tra questi, possiamo annoverare il tool VAC (Verifier of Access Control), un tool estremamente scalabile in grado di analizzare politiche di controllo degli accessi per sistemi basati su ruoli [9]. Legato al controllo degli accessi è anche il progetto I-AM [6] in cui si propone un approccio basato sulla biometria dell’orecchio e sull’analisi dei gesti per la verifica dell’identità.
Sicurezza in ambito mobile
In quest’area, si affronta il tema della sicurezza delle applicazioni per dispositivi mobili quali smartphone, tablet e dispositivi indossabili. In particolare, all’interno della sezione si è recentemente creato un gruppo di lavoro che si è posto l’obiettivo di affrontare il problema della sempre maggiore diffusione di software malevolo all’interno di dispositivi che, per la loro natura, sono utilizzati con elevata frequenza e raccolgono una notevole mole di dati potenzialmente sensibili. Il gruppo di lavoro, oltre allo studio di tecniche e strumenti per l’individuazione di comportamenti anomali nelle applicazioni eseguite su tali dispositivi, ha anche l’obiettivo di proporre soluzioni tecnologiche volte ad aumentare la consapevolezza nell’uso di informazioni sensibili e la percezione del rischio da parte degli utenti finali [1].
La tematica della sicurezza è trasversale a molte linee di ricerca che coinvolgono i membri della sezione (Giovanni Capobianco, Fausto Fasano, Anna Lisa Ferrara, Stefano Ricciardi, Rocco Oliveto, Simone Scalabrino). Inoltre, tutti i membri della sezione hanno tenuto insegnamenti specifici nel corso di laurea magistrale in sicurezza dei sistemi software, per cui hanno negli anni maturato una profonda competenza in materia di sicurezza informatica. Per quanto riguarda l’ambito delle applicazioni mobile, competenze più specifiche sono state acquisite nei numerosi studi rivolti all’individuazione di comportamenti malevoli per Android e nella gestione delle politiche di accesso a risorse pericolose per la privacy [1].
Distributed Ledger
In quest’area, la sezione si pone l’obiettivo di studiare nuovi ambiti applicativi, con particolare riferimento al campo delle applicazioni industriali, delle blockchain e degli smart contract. Esempi di ambiti nei quali sono stati studiati i vantaggi di simili tecnologie sono quelli del supply chain management, dell’agroalimentare, della finanza e del settore biomedicale [10].
In quest’area, è da menzionare la creazione di una blockchain e di numerosi studi nell’ambito dei registri distribuiti e degli smart contract da parte di alcuni dei componenti della sezione (Remo Pareschi, Rocco Oliveto).
Calcolo parallelo
Nell’ambito del calcolo parallelo, la sezione si pone l’obiettivo di proporre una soluzione a problemi legati alla realizzazione e alla verifica di programmi concorrenti in esecuzione su sistemi distribuiti o in cloud. In particolare, il problema che si vuole affrontare in tale ambito è quello della complessità nello sviluppo e nella verifica di programmi concorrenti corretti, scalabili ed efficienti, complessità legata all’elevato numero di possibili esecuzioni concorrenti che devono essere considerate. Le soluzioni presenti in letteratura richiedono infatti una grande quantità di memoria o sono tanto imprecise da esibire diversi falsi positivi. Il gruppo di lavoro sul calcolo parallelo si occupa di proporre soluzioni a problemi quali la scalabilità, la correttezza formale e l’efficienza di programmi in grado di essere eseguiti su un gran numero di unità di elaborazione [11].
Nell’ambito del calcolo parallelo, competenze nella realizzazione e uso di sistemi di calcolo parallelo sono state acquisite e applicate alla didattica (Giovanni Capobianco) e alla verifica di programmi concorrenti (Gennaro Parlato). Il professor Parlato, è anche tra i vincitori dell’edizione 2021 Amazon Research Awards, con un progetto mira a sfruttare l’enorme disponibilità di processori fornita da grandi cluster di computer o piattaforme di cloud computing per sviluppare metodi innovativi e strumenti di analisi efficienti per verificare automaticamente la correttezza dei sistemi software, grazie al quale ha potuto, presso il proprio laboratorio, un cluster basato su Raspberry Pi4, attività che ha ulteriormente rafforzato le competenze nell’ambito.
Matematica computazionale
In quest’area, i membri della sezione si pongono l’obiettivo di applicare modelli matematici ad ambiti differenti, quali l’elaborazione di immagini digitali e la crittoanalisi.
Quest’area coinvolge prevalentemente i membri di area statistico-matematica (Giovanni Capobianco, Vittorio Latorre, Giovanni Ferraro, Fabio Divino) che possono vantare competenze specifiche ed eterogenee nelle aree a cavallo tra la matematica e l’informatica.
Ambienti collaborativi per l’apprendimento
Questa linea di ricerca coinvolge la progettazione, l’implementazione e la sperimentazione di un ambiente collaborativo digitale utile a studiare e capire le argomentazioni, a livello sia di processo che di prodotto, degli studenti nel risolvere un problema matematico all’interno di un racconto. L‘obiettivo dell’attività è studiare le dinamiche, riportate attraverso script collaborativi dagli studenti, utili a produrre e giustificare la soluzione di un problema matematico.
In quest’area il Prof. Capobianco ha studiato le dinamiche utili a produrre e giustificare la soluzione di un problema matematico. Utilizzando strumenti tipici dei social networks, chat e forum, appositamente integrati nella piattaforma creata per la sperimentazione, è stato in grado di ricostruire il processo di co-costruzione delle risposte matematiche condivise all’interno dei diversi gruppi di studenti partecipanti alla sperimentazione.
Statistica computazionale
In quest’area, i membri della sezione si pongono l’obiettivo di proporre modelli statistici ed applicarli a fenomeni di natura diversa, in ambito biologico, epidemiologico e ambientale.
In quest’area, il Prof. Divino è tra i fondatori dello Stat Group-19, un gruppo di ricerca che si è posto l’obiettivo di studiare e analizzare il processo epidemico di diffusione mondiale del CoViD-19, con particolare attenzione alla diffusione del contagio in Italia e che è in breve tempo diventato un punto di riferimento nel panorama nazionale.
Informatica giuridica
In quest’area rientrano lo studio e l’approfondimento di alcune implicazioni giuridico-sociali connesse al processo di desostanzializzazione del diritto comportato dalle teorie giuspositivistiche e funzionalistico-sistemiche prevalenti nella odierna età della tecnica. Il principale obiettivo è di tematizzare un “diritto per princìpi”, che possa concorrere alla comprensione e all’affinamento della “ratio” sottesa all’attuale “diritto per regole”, secondo una logica giuridica sostanziale e non soltanto formalistica, più adeguata alle esigenze semantico-valoriali emergenti dal crescente sviluppo tecnologico. In tale prospettiva, acquistano rilievo alcuni princìpi normativi imprescindibili per una responsabile regolamentazione giuridica, europea e nazionale, delle applicazioni tecnologiche, con particolare riferimento ai princìpi fondamentali per una normazione eticamente fondata delle tecnologie più avanzate, dalle tecnologie in ambito biologico e genetico alle tecnologie in materia di intelligenza artificiale [12].
In quest’area la prof.ssa Troncarelli è autrice di numerose monografie su filosofia del diritto; informatica giuridica; informatica e privacy; società complessa e diritto delle nuove tecnologie; bioetica e implicazioni etico-giuridiche delle biotecnologie; aspetti bioetici del diritto ambientale e sanitario; aspetti di sociologia giuridica; dinamiche giuridico-sociali della globalizzazione; principio di precauzione e implicazioni normative; sviluppo sostenibile e normatività etico-giuridica.
Impatto della ricerca
L’attività di ricerca di base e applicata, dei vari componenti della Sezione si è concretizzata in una produzione scientifica di elevato livello e in un’attività di terza missione molto sviluppata. L’intento è quello di proseguire e ampliare le linee di ricerca attuali così come aggiungerne di nuove, incrementando sia il sapere scientifico sia il trasferimento tecnologico, attraverso progetti di dottorato e post-dottorato, partecipando a bandi competitivi, fornendo consulenza tecnica, sensibilizzando l’opinione pubblica, supportando i processi decisionali di livello nazionale, regionale e locale.
- Creazione dello Spin-off accademico, Datasound, che si pone l’obiettivo di sfruttare in modo efficiente il patrimonio inestimabile che si può estrarre dall’analisi dei big data.
- Creazione della Start-Up universitaria, BB-Smile, in collaborazione con il Dipartimento di Informatica dell’Università la Sapienza, che si occupa dello sviluppo, la produzione e la commercializzazione di soluzioni informatiche innovative basate su piattaforme applicative sviluppate dalla Società e più specificatamente su tecnologia “DLT” e “BLOCKCHAIN”.
- Partecipazione alla realizzazione dello Stat Group-19, un gruppo di ricerca nato in forma spontanea da un gruppo di docenti di Statistica, tra cui il Prof. Divino afferente alla sezione e che comprende esperti afferenti a diversi atenei italiani, quali l’Università di Roma Tor Vergata, la Sapienza Università di Roma, l’Università di Palermo e l’Università LUMSA. Lo Stat Group-19 si è posto l’obiettivo di studiare e analizzare il processo epidemico di diffusione mondiale del CoViD-19, con particolare attenzione alla diffusione del contagio in Italia, risultando un punto di riferimento importante durante la fase critica dell’emergenza epidemiologica. In particolare, la missione di Stat Group-19 è stata quella di contribuire a una lettura più chiara del fenomeno e offrire informazioni utili al decisore politico e alla società civile. L’attività del gruppo di ricerca è, con spirito totalmente collaborativo, aperto a critiche e suggerimenti, ma soprattutto alle interazioni scientifiche con altri gruppi di studio.
- Partecipazione all’ideazione del primo Centro di eccellenza su Data Science e Machine Learning, applicata alla Medicina ed alla Finanza, finanziato nell’ambito del Fondo per lo Sviluppo e la Coesione relativo alla programmazione 2014-2020 (CUP: H74I20000560002) e che si propone diventare un polo di attrazione per ricercatori e studenti provenienti da fuori regione nazione. Il progetto si propone di creare un gruppo permanente di lavoro, docenti universitari e delle scuole, personale aziendale, università e dottorato. Lo scopo è creare ad Isernia e Campobasso un polo di alta formazione e ricerca sui temi di intelligenza artificiale, reti neurali, machine learning, modellistica matematica e matematica numerica applicati a finanza e medicina.
- ATTICUS: il progetto ATTICUS, svolto in collaborazione con la Regione Molise, l’Università degli Studi del Sannio di Benevento, due aziende molisane, ModaImpresa S.r.l. e Cooperativa Sociale CSS e l’azienda informatica DISC S.p.A. Il progetto ATTICUS, finanziato dal MIUR nell’ambito del bando PON ricerca e innovazione 2014-2020, ha l’obiettivo di realizzare un sistema hardware/software basato su intelligenza artificiale in grado di monitorare costantemente un individuo e di accorgersi di anomalie che riguardano sia il suo stato di salute sia i suoi comportamenti (abitudini, spostamenti…). La rilevazione dei parametri vitali di una persona avviene attraverso uno “smart wearable”, che acquisisce in maniera non invasiva i dati e analizza gli spostamenti della persona. Tali informazioni sono acquisite da un sistema di supporto alle decisioni in grado di predire eventuali situazioni anomale (ad esempio durante il monitoraggio di persone con patologie cardiache e anziani) e di comunicarle ad una stazione di monitoraggio.
- NOVATELLUS: Il progetto Nova Tellus, finanziato tramite il Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR), sui fondi strutturali relativi alla programmazione 2014-2020 (CUP: B81B19000720008), mira allo sviluppo di una soluzione informatica innovativa, integrata con nuove tecnologie e processi, per il precision farming e l’agricoltura sostenibile capace di applicazione in contesti diversificati.
Competenze
Le competenze della Sezione sono chiaramente quelle legate agli specifici settori di appartenenza dei suoi componenti, che sono raggruppati di seguito:
Settore | Risorsa | Ruolo | Anzianità (anni) | |
MAT/08 – Analisi numerica | 1 | Capobianco Giovanni | Ricercatore | >15 |
MAT/09 – Ricerca operativa | 2 | Latorre Vittorio | RTD/A | <5 |
M-STO/05 – Storia della scienza e delle tecniche | 3 | Ferraro Giovanni | Prof. Associato | >15 |
INF/01 – Informatica | 4 | Fasano Fausto | Prof. Associato | >10 |
5 | Ferrara Anna Lisa | Prof. Associato | >5 | |
6 | Pareschi Remo | Prof. Associato | >15 | |
7 | Parlato Gennaro | Prof. Associato | >5 | |
8 | Ricciardi Stefano | RTD/B | >5 | |
ING/-INF/05 | 9 | Oliveto Rocco | Prof. Ordinario | >10 |
10 | Scalabrino Simone | RTD/A | <5 | |
IUS/20 – Filosofia del diritto | 11 | Troncarelli Barbara | Prof. Ordinario | >15 |
SECS-S/02 – Statistica per la ricerca sperimentale e tecnologica | 12 | Divino Fabio | Prof. Associato | >15 |
Laboratori
Le principali linee di ricerca delle sezioni si svolgono in diversi laboratori all’interno del dipartimento ed afferiscono a vari macro cluster tematici
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2022/10/stakelablogonew.png)
L’obiettivo principale del SofTware And Knowledge Engineering (STAKE) Lab è far progredire lo stato dell’arte dell’ingegneria del software e dell’ingegneria della conoscenza, per migliorare la produttività degli utenti e sviluppare nuovi metodi e strumenti a supporto delle decisioni. L’attuale campo di ricerca e sviluppo del Laboratorio Stake comprende (ma non si limita a) i seguenti argomenti:
- Sistemi di supporto alle decisioni nel contesto dello sviluppo e dell’evoluzione di grandi sistemi software;
- Applicazioni basate sull’apprendimento automatico nei sistemi sanitari
- Analisi e comprensione delle immagini;
- Ambienti interattivi basati su AR/VR;
- Tecnologia blockchain e distributed ledger a supporto dei processi industriali.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2022/12/mosaic_logo_small.jpg)
Il centro di ricerca MOSAIC (Mathematics, Optimization, Statistics, Artificial Intelligence and Computing) nasce all’interno della Divisione di Fisica , Informatica e Matematica del Dipartimento di Bioscienze e Territorio dell’Università degli Studi del Molise con l’idea di creare un contenitore di competenze e idee dove sviluppare attività di ricerca scientifica, trasferimento tecnologico, collaborazione industriale e supporto professionale nelle aree della matematica computazionale, ottimizzazione, statistica, informatica.
MOSAIC rappresenta un centro di riferimento:
- Per lo sviluppo di attività scientifica nelle aree specifiche di interesse, cercando di favorire l’integrazione culturale;
- Per supportare la ricerca di altri gruppi per quanto riguarda sviluppo di modelli matematici e fisici, pianificazione statistica degli esperimenti, analisi di dati, formulazione di soluzioni algoritmiche, ottimizzazione di processi, progettazione ed implementazione di sistemi informatici e di supporto alle decisioni;
- Per offrire competenze in attività di servizio interagendo sia con amministrazioni pubbliche che con attori privati;
- Per collaborare con altri gruppi di ricerca, nelle stesse aree disciplinari, a livello nazionale ed internazionale.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
La missione principale di Program Analysis in the Clouds Lab (PAC Lab) riguarda lo sviluppo di metodi automatici per l’analisi della correttezza e della sicurezza dei programmi. Per raggiungere questo obiettivo, si utilizzano principalmente metodi simbolici e si sfrutta l’ampia disponibilità di processori offerta dai grandi cluster di computer e dalle piattaforme Cloud. Tale scelta consente di affrontare efficacemente i problemi di scalabilità che spesso si presentano nell’analisi di sistemi complessi
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
Il Laboratorio di Biostatistica ed Epidemiologia Computazionale svolge attività di ricerca in campo ambientale ed epidemiologico combinando l’approccio classico della metodologia statistica, sia quella basata su disegno sperimentale sia quella basata su modello, con l’approccio moderno della statistica computazionale basato sull’uso intensivo di metodi di calcolo. Sin dal marzo 2020, con l’inizio dell’emergenza epidemica per la diffusione del virus Sars-Cov-2, il laboratorio di Biostatistica ed Epidemiologia Computazionale è attivo nell’attività di analisi dati, ricerca, divulgazione e comunicazione in collaborazione con il gruppo di ricerca nazionale StatGroup-19.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
La missione principale del gruppo di ricerca DEVeloper-centrIc Software Engineering Research (DEVISER) è quella di far progredire lo stato dell’arte dell’ingegneria del software definendo nuovi approcci e strumenti che (i) si basano sui dati e sul feedback degli sviluppatori e (ii) mirano a essere developer-friendly by design. I temi di ricerca perseguiti da DEVISER includono (ma non si limitano a) i seguenti:
- sistemi di raccomandazione incentrati sullo sviluppatore;
- valutazione e miglioramento della leggibilità e della comprensibilità del codice;
- garanzia di qualità di sistemi software complessi e tecnologie innovative (ad esempio, assistenti vocali, videogiochi, Docker);
- ingegneria del software per l’apprendimento automatico (SE4ML).