Seminari per le scuole superiori

Il seminario mostra la simulazione degli effetti del terremoto sulle costruzioni mediante test su tavola vibrante e illustra le strumentazviseioni e le attrezzature utilizzate per prove di carico su elementi strutturali in scala reale.

Partendo da un'analisi della qualità dell'acqua superficiale e sotterranea si analizzeranno le principali problematiche legate alla potabilizzazione, evidenziando quali fenomeni di inquinamento possono interessare le sorgenti e quali trattamenti sono previsti presso le centrali di potabilizzazione. Si parlerà inoltre degli inquinanti inclusi nel monitoraggio quotidiano, di quelli recentemente introdotti dalla normativa italiana attraverso casi di studio legati ad alcuni impianti della nostra Provincia. Infine, si evidenzieranno le competenze richieste per chi opera nel settore e le possibilità degli ingegneri civili ambientali per inserirsi in questo ambito.

La conoscenza del territorio, delle strutture/infrastrutture (edifici, ponti, viadotti, ecc.) e delle loro variazioni nel tempo (ad esempio frane/cedimenti) si basa su tecniche e strumenti di rilievo e di monitoraggio topografico. Nel seminario si illustreranno tali strumenti, dai più tradizionali a quelli moderni come laser scanner e droni, che oggi consentono una rapida acquisizione di "nuvole di punti 3D": modelli tridimensionali della realtà.

In molti Paesi sviluppati, la disponibilità di acqua a livello urbano in quantità e con caratteristiche tali da permetterne l’utilizzo da parte della popolazione risulta pressoché scontata. Tuttavia, ciò è conseguenza di una complessa serie di processi che prendono il nome di ciclo idrico integrato. Il seminario – offerto dal Gruppo di Ricerca in Costruzioni Idrauliche – si concentra sulla gestione delle risorse idriche dall’approvvigionamento alla distribuzione, con riferimento specifico alle tecniche e alle tecnologie introdotte per fronteggiare le criticità che affliggono le reti idriche.

Incremento demografico, urbanizzazione e cambiamenti climatici stanno oggigiorno esercitando una pressione sempre maggiore sulle risorse idriche. In questo contesto, comprendere quando, dove e come si utilizza l’acqua risulta essenziale per lo sviluppo di strategie finalizzate a garantire le attuali e future condizioni di domanda, sviluppare tecnologie per il risparmio idrico e promuovere iniziative di sensibilizzazione a un utilizzo consapevole. Il seminario – condotto dal Gruppo di Ricerca in Costruzioni Idrauliche – si concentra sui metodi di caratterizzazione dei consumi idropotabili a diversi livelli di dettaglio spaziale e in diversi contesti temporali (dalla scala urbana a quella domestica, da condizioni ordinarie di domanda idrica a condizioni straordinarie quali la pandemia da COVID-19). Nondimeno, fornisce una panoramica sulle principali tecnologie oggi disponibili per contenere i consumi e ridurre gli sprechi idrici.

Viviamo immersi in una moltitudine di stimoli sonori, che percepiamo in maniera più o meno conscia. Questo “panorama sonoro” forma un universo intangibile alla vista, che tuttavia influenza la nostra vita e il modo in cui ci relazioniamo con l’ambiente e le persone.

Il seminario, che si svolge all’interno della camera anecoica – uno dei laboratori di ricerca del gruppo di acustica - introduce la fisica alla base di generazione, trasmissione e ricezione delle onde sonore, ed affronta il tema della percezione umana, in riferimento a musica e parola. Verranno infine presentate alcune applicazioni pratiche della ricerca in acustica, che spaziano dal controllo del rumore in ambiente interno ed esterno, ai temi della qualità sonora (in ambito automotive e industriale), fino alla progettazione di ambienti sonori che favoriscono la salute e il benessere di chi li abita.

Nel seminario verrà inizialmente descritto come l'energia pervade la nostra vita e come sia elemento indispensabile della nostra civiltà tecnologica. Poi, attraverso l'illustrazione delle modalità di generazione di energia (rinnovabile e non), il seminario proporrà spunti di riflessione sui principali pilastri della sostenibilità e sulle sfide della transizione energetica verso una società decarbonizzata.

Le leghe a memoria di forma NiTi sono leghe metalliche che, a fronte di stimoli esterni di tipo termico o meccanico, possono manifestare i due peculiari comportamenti della memoria di forma e della superelasticità. Questi ultimi possono essere ad esempio sfruttati in molte applicazioni industriali, biomedicali, aerospaziali e per la realizzazione di dispositivi antisismici. I partecipanti al seminario, oltre ad apprendere alcuni aspetti teorici che sono alla base delle proprietà delle leghe NiTi, avranno l'opportunità di apprezzare e provare dal vivo entrambi gli effetti a memoria di forma e superelastico, nonché di vedere alcuni prototipi sviluppati in questi ultimi anni presso il Dipartimento di Ingegneria.

Il seminario vuole percorrere i metodi principali per la progettazione di una vettura monoposto elettrica da competizione, dal suo design iniziale alla progettazione di dettaglio dei componenti principali. In particolare, verranno descritti aspetti relativi ai motori elettrici, alle batterie, alle sospensioni, agli pneumatici, al telaio, alla scocca, ai radiatori, agli aspetti aerodinamici. I partecipanti verranno coinvolti in un contest per suggerire strategie per la diminuzione dei consumi e l’aumento delle performance.

In tanti momenti nel corso della nostra giornata prendiamo decisioni che sono guidate da un qualche criterio. Ad esempio, quando cerchiamo il cammino più breve verso la nostra destinazione, decidiamo cosa mettere nel bagaglio a mano di un volo aereo senza oltrepassare il limite di peso consentito, o scegliamo cosa mangiare a pranzo per seguire una alimentazione bilanciata a prova di budget.

Senza esserne del tutto consapevoli, in ciascuno dei casi citati stiamo "ottimizzando" una funzione obiettivo nel rispetto dei vincoli di ammissibilità.

Con l'aiuto di alcuni esempi scopriremo quali strumenti possiamo utilizzare per guidare le nostre scelte in modo che siano sempre quelle migliori.

La crisi pandemica, il ritorno della guerra in Europa, la ferita riaperta dal conflitto tra Israele e Palestina, hanno reso ancora più evidente il ruolo fondamentale che la tecnologia ha nel definire lo sviluppo e la sopravvivenza di una nazione. La prima domanda alla quale si cercherà di dare risposta è se la tecnologia, nella società dell’informazione, rappresenta effettivamente un bene comune accessibile a tutti. Il seminario verterà sull’importanza dell’Elettronica come tecnologia abilitante per le diverse sfide del futuro. Internet of Things, Industria 4.0, 6G, quantum computing, gaming, veicoli a guida autonoma, Space Economy: elemento chiave è lo sviluppo di dispositivi, circuiti e sistemi elettronici con prestazioni adeguate alle, sempre più sfidanti, specifiche richieste.

Il seminario presenta i più recenti sviluppi delle tecnologie di comunicazione wireless, con particolare riferimento all’utilizzo dell’ecosistema 5G nell'ambito della localizzazione dei dispositivi connessi ad Internet, estremamente importante per applicazioni in ambito civile, industriale, agricolo, medico e come strumento di supporto alla sostenibilità delle comunicazioni.

La fotonica è la branca dell’ingegneria che studia i dispositivi per la generazione, trattamento, trasmissione e conversione dei segnali ottici (luce laser). Accanto alla micro- e nano-elettronica è definita fra le tecnologie chiave abilitanti dalla Commissione Europea (in inglese, key enabling technologies). Si tratta di una disciplina trasversale, che concilia la fisica classica e moderna. Trova applicazioni sempre nuove (dalle telecomunicazioni ai sensori, dalla spettroscopia all’accelerazione di particelle). Dopo un’introduzione sulla storia della disciplina e le sue applicazioni più recenti, nel seminario si presenteranno le attività di ricerca del laboratorio integrated optics and photonics (IOP) del Dipartimento di Ingegneria (DE), che riguardano l'elaborazione ottica dei segnali e la dinamica non-lineare in fibra ottica e circuiti fotonici.

Negli ultimi anni, l'elettronica ha raggiunto un grado di pervasività tale da essere presente in qualsiasi settore o applicazione che richieda di "addomesticare" gli elettroni per acquisire, elaborare e trasmettere l'informazione. Scenari come l'automotive, il gaming, la robotica, il supercalcolo, e più recentemente il campo dell'intelligenza artificiale mostrano una sempre più crescente richiesta di potenza di calcolo minimizzando l'energia sprecata per rendere l'hardware di domani sempre più sostenibile ed efficiente. In questo seminario, si mostreranno diversi esempi di architetture, sistemi e dispositivi elettronici che oggi sono il motore principale delle tecnologie che usiamo ogni volta che accendiamo una console per una sessione di gioco o "parliamo" con il nostro telefonino. Si propone anche un'esperienza pratica su un chip integrato.

La parola robot è entrata nei vocabolari di tutto il mondo più di 100 anni fa. Oggi, i robot possono assumere molteplici forme, talvolta simili a quelle delle macchine umanoidi che abbiamo sognato fin da allora, talvolta completamente diverse e sorprendenti. In tutti i casi, queste forme sono progettate per svolgere compiti precisi, seguendo le istruzioni e i desideri degli umani che ne richiedono il servizio. Dalle fabbriche agli ambienti domestici, dalla medicina allo spazio, i fattori comuni per lo sviluppo di nuovi robot sono grandi potenzialità e altrettanto grandi pericoli. In questo seminario vedremo tanti esempi pratici che dimostrano come gli ingegneri di tutto il mondo stiano lavorando per sfruttare al massimo le prime e proteggerci dai secondi.

Al giorno d'oggi la capillare diffusione di sensori intelligenti e la digitalizzazione dei processi generano enormi moli di dati. L'analisi dei Big Data presenta interessantissime opportunità per ottimizzare l'uso delle risorse in molti settori (industriale, utility, scientifico, ecc.) e abilitare la Società 5.0. Allo stesso tempo, i Big Data presentano anche importanti sfide dai punti di vista metodologico, tecnologico e didattico, che i ricercatori sono chiamati ad affrontare. Questo intervento fornirà un'introduzione al mondo dei Big Data, anche tramite l'illustrazione di rilevanti casi d'uso.

Il processo di digitalizzazione dei servizi e delle informazioni deve essere affiancato ad una crescente consapevolezza da parte di tutti riguardo ai nuovi rischi che tale processo crea. In particolare è necessario adeguare i nostri comportamenti in Internet così da non fornire ai criminali un facile accesso alle nostre informazioni personali.

Il seminario mira a presentare le tipiche minacce della sicurezza in Internet e ad introdurre gli strumenti di difesa maggiormente adottati. A tal scopo verranno introdotti i concetti base della cybersecurity, analizzandone i principali obiettivi e le tipiche minacce, anche con esempi relativi al cosiddetto mercato della sicurezza.

L’adozione delle nuove tecnologie informatiche in campo manifatturiero è al centro della nuova rivoluzione industriale, chiamata industria 4.0, che sta profondamente cambiando il sistema industriale, in Italia e nel mondo. Il seminario descrive la nuova industria 4.0, presentandone gli ambiziosi obiettivi, e introduce le principali tecnologie informatiche che sono la spina dorsale di questa rivoluzione.

La locuzione "Intelligenza Artificiale" (IA, per brevità) è un evidente ossimoro, in quanto attribuisce all'artificiale, una macchina o un automa, qualcosa che è essenzialmente naturale e la prerogativa più caratteristica dell’essere umano: l'intelligenza. Oggi assistiamo al pervasivo ed inarrestabile ingresso dell’IA in molti settori, che si sono avvalsi fino a pochi anni se non mesi fa di tecnologie informatiche tradizionali. I sistemi di IA svolgono in modo automatico compiti tipicamente umani, con prestazioni paragonabili, se non superiori. L’intervento vuole illustrare perché c’è tanto interesse verso l’IA, e soprattutto che cos’è l’IA, cercando di dare una semplice risposta a queste domande:

• Perché tanta “fame” di Intelligenza Artificiale?
• Cosa è l’Intelligenza Artificiale?
• Quali sono le tecniche?
• Che cos’è il Machine Learning (l’apprendimento automatico)?

e delineando, nel contempo, l’applicazione di tecniche di IA ad alcuni casi di studio in vari settori (dalla medicina all’industria).

Negli ultimi anni, il concetto di intelligenza artificiale ha guadagnato crescente rilevanza, spesso evocando immagini di strumenti già intrinsecamente "intelligenti". Questo seminario si propone di esplorare i diversi approcci per l'addestramento delle intelligenze artificiali, mirando a instillare tale intelligenza nelle macchine. Verranno illustrati i temi chiave del Machine Learning ("apprendimento automatico"), con particolare enfasi su una sua branca, il Deep Learning ("apprendimento profondo"). Inoltre, verranno esaminate le questioni etiche che devono essere attentamente considerate durante il processo di addestramento di queste intelligenze.

Può la macchina chiacchierare con gli esseri umani? La continua ricerca di una “intelligenza artificiale generale” ha portato alla creazione di modelli linguistici in grado di capire quanto viene richiesto e rispondere, ricordando quanto già detto precedentemente durante la conversazione, interpretando non solo testo, ma anche immagini e audio, e rispondendo a sua volta con testo, immagini o audio. Durante il seminario saranno discusse brevemente le tecnologie alla base degli ultimi sistemi dell'intelligenza artificiale generale, spiegando come funzionano e come riescono a rispondere alle nostre domande così precisamente. Infine, vedremo come funzionano dal vivo, ponendo ad alcuni di questi sistemi domande e discutendo dei risultati ottenuti.