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William SPATARO - Professori Associati

William SPATARO

Professori Associati

Informatica (INFO-01/A)

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Dal gennaio 2005 è in servizio presso la Facoltà di SMFN dell'Università della Calabria nel ruolo di Ricercatore Universitario per il settore scientifico-disciplinare INF/01. Attività didattica, Docenza Universitaria - Titolare del corso di “Algoritmi Paralleli e Sistemi Distribuiti”, Laurea Specialistica in Informatica dell'Università della Calabria. - Titolare del corso di “Introduzione all’Informatica”, Laurea triennale in Scienze Naturali e Laurea triennale in Tecnologie e la Conservazione dei Beni Culturali dell’Università della Calabria. Linee di ricerca principali Il seguente prospetto sintetizza i temi di ricerca sviluppati: 1. Modellistica e Simulazione di Fenomeni Naturali Complessi con Automi Cellulari. 2. Ottimizzazione con Algoritmi Evolutivi e Algoritmi Evolutivi Multi-obbiettivo. 3. Sviluppo di Applicazioni Parallele per Architetture Distribuite e Algoritmi di Load Balancing. Progetti di ricerca Ha partecipato adiversi progetti nazionali (FIRB, PRIN, etc) e Europei (HPCN-Esprit, Programme EnviroNment and Climate) riguardanti la modellistica e calcolo parallelo. Peer reviewing - Revisore di diversi lavori scientifici delle seguenti riviste: ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation, Applied Mathematics and Computation, Journal of SuperComputing, Fundamenta Informaticae, Mathematical and Computer Modelling, Computer and Geosciences, Annals of Geophysics. Comitati Scientifici di Convegni Internazionali - E' membro del comitato scientifico per il convegno “International Conference on Scientific Computing”. Chair e Membro del Comitato Scientifico/di Programma International Conference on Scientific Computing (CSC) - Membro del Comitato Scientifico/di Programma del 23rd European Modeling and Simulation Symposium, 12-14 September, 2011, Roma, Italia. - Membro del Comitato Scientifico e di Programma 9th International Conference on Parallel Processing and Applied Mathematics (PPAM).
SETTORI SCIENTIFICI DI INTERESSE/RICERCA Calcolo Parallelo, Modellistica, Simulazione numerica, Automi Cellulari, Algoritmi Genetici. POSIZIONI RICOPERTE E STUDI Professore Associato Universitario, settore scientifico disciplinare INF/01, presso il Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università della Calabria. Afferisce al Dipartimento di Matematica e Informatica ed è membro del collegio docenti del Dottorato in Matematica e Informatica dello stesso dipartimento. Componente del SENATO ACCADEMICO dell’Università della Calabria, con mandato elettivo dal 1° novembre 2015 al 31 ottobre 2018 (Decreto Rettorale n. 1637 del 26 ottobre 2015). Conseguimento Abilitazione Scientifica Nazionale per professore di II fascia nel settore concorsuale 01/B1 INFORMATICA, BANDO D.D. 1532/2016, in data 10 aprile 2017. Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) - Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica (IRPI) di Rende (Cosenza) - Dal gennaio 2014 è Studioso Associato, in qualità di esperto in modellistica numerica in ambienti di calcolo parallelo. Responsabile (Principal Investigator) della NVIDIA GPU Education Center dell’Università della Calabria, conferita in data Maggio 2015. Presa di Servizio presso il Dipartimento di Matematica dell’Università della Calabria in data 3 gennaio 2005, in qualità di Ricercatore Universitario. Vincitore del Concorso per Ricercatore Universitario, settore scientifico-disciplinare: INF/01 Informatica, I Sessione, Università della Calabria, con atti approvati con D.R. n.3331 del 09/12/2003. Vincitore di un Assegno di Ricerca triennale dal 01/12/1999 nel settore scientifico-disciplinare: INF/01 Informatica, titolo della ricerca Automi Cellulari per la Modellizzazione di Fenomeni Macroscopici. Nominato Cultore della materia dell’insegnamento d’Informatica su delibera del Consiglio della Facoltà di S.M.F.N. dell’Università degli Studi della Calabria come da verbale n°337 del 5/5/1998. Laurea conseguita nell’Anno Accademico 1991/92 (Università della Calabria) in data 22 luglio 1992, con votazione 110/110 e Lode e discussione della tesi “CAMEL, un ambiente ad Automi Cellulari su Transputer: Progetto di Rete”; con relatore il Prof. Salvatore Di Gregorio. SCUOLE INTERNAZIONALI “Course on the Structure of Parallel Machines” svoltosi in Trento nel Giugno 1991, organizzato dall’Istituto Fibonacci di Trento. COLLABORAZIONI SCIENTIFICHE /DIDATTICHE - Plymouth University (UK) – (Prof. Angelo Cangelosi, Prof. Davide Marocco, School of Computing and Mathematics, University of Plymouth) - University of Edinburgh (UK) – (Prof. J Jin Y. Ooi, Director, Civil & Environmental Engineering, Professor of Particulate Solid Mechanics, Institute for Infrastructure & Environment, School of Engineering, University of Edinburgh) - University of Warwick (UK) – (Dr. Gihan R. Mudalige, Department of Computer Science, University of Warwick) - AGH University of Science and Technology Krakow (Poland) – (Prof. Jarosław Wąs, Faculty of Electrical Engineering, Automatics, IT and Biomedical Engineering, Department of Applied Computer Science, AGH University of Science and Technology) - University of Sassari (Italy) – (Prof. Andrea Trunfio, DADU - University of Sassari) - University of Tokyo (Japan)- Department of Geosystem Engineering (2006-2008) -(Prof. Hideaki Miyamoto) - Democritus University of Thrace (Greece) – (Prof. Georgios Ch. Sirakoulis, Laboratory of Electronics, Director of Electronics and Information Technology System, Democritus University of Thrace, Dept. of Electrical and Computer Engineering) - York College, CUNY, New York (USA) – (Prof. Lou D'Alotto, Department of Mathematics and Computer Science, School of Arts and Sciences York College – CUNY, Ph.D. Program in Computer Science Graduate Center – CUNY) PREMIAZIONI / RICONOSCIMENTI SCIENTIFICI / AWARDS MIMOS 2013 - Vincitore Premio MIMOS (Movimento Italiano Modellazione e Simulazione) - categoria Migliore tesi di Dottorato di Ricerca, in qualità di relatore/supervisore, su argomenti concernenti Modellazione, Simulazione e Realtà Virtuale e le loro applicazioni – Tesi: Parallel and evolutionary applications to cellular automata models for mitigation of lava flow invasions, Autore: Giuseppe Filippone. WorldComp 2011 – The 2011 World Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing, “In Recognition and Appreciation of Service and Research Contribution to the Field of Computer Science”. WorldComp 2010 – The 2010 World Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing. “Studies on Cellular Automata”. INCARICHI DI INSEGNAMENTO PRESSO ISTITUTI ESTERI, ETC Erasmus 2012-2013 – Ciclo di Lezioni tenuti presso la School of Computing and Mathematics della Plymouth University (UK) Erasmus 2012-2013 –Ciclo di Lezioni tenuti presso la University of Science and Tecnology AGH di Cracovia (Polonia) PROGETTI DI RICERCA (IN QUALITÀ DI RICERCATORE INFORMATICO) Responsabile Scientifico per il Dipartimento di Matematica e Informatica - Progetto Fincalabra SpA – PISR CalabriaInnova - Pr SuSy - PREDICTIVE SURVEY SYSTEM ammesso a finanziamento della Regione Calabria con Decreto Dirigenziale n. 6513 del 27 maggio 2014 (pubblicata nel SURC n. 24 del 03 giugno 2014, Parte III), Patto di Adesione ed Obbligo firmato in data 10/07/2014 e attuati nell’ambito del PISR - Progetto Integrato di Sviluppo Regionale «CalabriaInnova – Creazione di un Sistema Regionale per l’Innovazione in Calabria» – Periodo 2014-2015. Altri progetti scientifici (come Ricercatore/Consulente per conto del Dipartimento di Matematica e Informatica, Unical): A. Progetto PIA 2010 - Laboratorio in campo - POR FESR CALABRIA 2007-2013. Linea di Intervento 7.1.4.1 - GeoLAB srl, prot. N. 4557. Pacchetti Integrati di Agevolazioni per sostenere la competitività delle imprese esistenti. Consulenza per specifica competenza scientifica in Ambito CUN INF/01 SSD Informatica - Periodo 2014-2015. B. MIUR_PON (PON01_02651) – SIGIEC Sistema di Gestione Integrato per l’Erosione Costiera” – Consulenza per specifica competenza scientifica in Ambito CUN INF/01 SSD Informatica - Periodo 2013-2015 C. Progetto MIUR PON “RICERCA E COMPETITIVITÀ” 2007-2013 n. 01_01503 – (CUP B31H11000370005): Landslides Early Warning - Sistemi integrati per il monitoraggio, l’early warning e la mitigazione del rischio idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione - Periodo 2011 – 2012. D. MIUR-PON (PON01_02140) - COMAS - Conservazione programmata, in situ, dei Manufatti Archeologici Sommersi (Periodo 2011-2014) E. Progetto INGV – Etna 2008-2010 - Finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile - Definizione di carte di suscettività da invasione di lava per il monte ETNA. Periodo 2008 – 2010. F. PRIN 2009 - Sviluppo di un modello unificato per la simulazione di frane di tipo colata e flusso granulare tramite il paradigma computazionale degli Automi Cellulari, sua implementazione su piattaforme parallele ai fini di mitigazione e prevenzione in aree a rischio. (Progetto PRIN valutato Positivamente ma non finanziato) G. PRIN 2007 - PROMETEO - Gestione dei Processi per il Supporto agli Operatori e Squadre di Emergenza. (Progetto PRIN valutato Positivamente ma non finanziato) H. Progetto INGV V3/6 – Etna 2005-2007 - Finanziato dal Dipartimento della Protezione Civile - Definizione di carte di suscettività da invasione di lava per il monte ETNA - Periodo 2005 – 2007 I. Progetto PRIN 2006- prot. 2006042319 - Integrazione di tecniche innovative di esplorazione geologica e geofisica a terra e a mare per lo studio dei processi di instabilità gravitativa costiera – Periodo 2007-2009. L. Progetto MIUR - FIRB (Fondo per gli Investimenti della Ricerca di Base) - Simulazione dei flussi lavici con gli automi cellulari - Protocollo: RBAU01RMZ4 – Periodo 2003-2006 M. Progetto “Sviluppo di una Modellistica Sperimentale Spazio - Temporale dei Processi Evolutivi dell’Ambiente e del Territorio per la Mitigazione dei Rischi” - Finanziato dalla Regione Campania - Periodo 2002 - 2005. N. Progetto Europeo Programme EnviroNment and Climate - sottoprogetto FLOW - (Sponsor: European Commision) – Periodo 1999 – 2001. O. Progetto HPCN-COLOMBO (Sponsor: European Commision) – Periodo 1998-2000. P. Progetto Europeo Programme EnviroNment and Climate- sottoprogetto RUNOUT – (Sponsor: European Commision) - Periodo 1998 – 2000. Q. Progetto HPCN-ESPRIT-CAPRI (Calcolo ad Alte PRestazioni per le Imprese)-sottoprogetto CABOTO - (Sponsor: European Commision) – Periodo 1995 – 1996. Inoltre, ho partecipato dal 2006 ad oggi a diversi Progetti annuali presso il Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università della Calabria, finanziati con fondi “'ex MURST 60%”. COMITATI EDITORIALI/SCIENTIFICI DI RIVISTE INTERNAZIONALI Spataro W., Trunfio G.A., Sirakoulis G. (2018). Special Issue on High Performance Computing in Modeling and Simulation, Journal of Parallel and Distributed Systems, ISSN: 0743-7315 (to appear) Spataro W., Trunfio G.A., Sirakoulis G. (2017). Special Issue on High Performance Computing in Modeling and Simulation, Concurrency and Computation: Practice and Experience, ISSN: 1532-0634 (to appear) Spataro W., Trunfio G.A., Sirakoulis G. (2015). Special Issue on High Performance Computing in Modeling and Simulation, Journal of High Performance and Applications, ISSN: 1094-3420, doi: 10.1177/1094342015584473 D’Alotto L, Nystrom J, Spataro W (2013). Special section on Cellular Automata. The Journal of Supercomputing, vol. 65, p. 612-613, ISSN: 0920-8542, doi: 10.1007/s11227-013-0961-4. Editore Atti Conferenza: Hamid R. Arabnia, Lou D'Alotto, Hiroshi Ishii, Minoru Ito, Kazuki Joe, Hiroaki Nishikawa, Georgios Sirakoulis, William Spataro, Giuseppe A. Trunfio, George A. Gravvanis, George Jandieri, Ashu M. G. Solo, and Fernando G. Tinetti. 2015. Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA). CSREA Press. ATTIVITà DI REFERAGGIO Ha svolto diverse attività di revisione per la selezione dei lavori a riviste e conferenze internazionali, capitoli di libro. Tra essi: • Revisore di lavori scientifici sottomessi alle seguenti riviste (ISI-SCOPUS): o ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation (TOMACS) o Applied Mathematics and Computation o Journal of SuperComputing o Fundamenta Informaticae o Environmental Modelling and Software o Mathematical and Computer Modelling o Computer and Geosciences o Annals of Geophysics. • Revisore di diversi lavori sientifici sottomessi ai seguenti convegni/conferenze: o Parallel, Distributed, and Network-Based Processing (PDP) o International Conference on Cellular Automata for Research and Industry (ACRI) o Parallel Processing and Applied Mathematics (PPAM) o International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA) o International Conference on Scientific Computing (CSC). ORGANIZZAZIONE / CHAIR / COMITATI SCIENTIFICI DI CONVEGNI INTERNAZIONALI Ha fatto, o fa, parte dei Comitati di Programma di diverse conferenze/workshop internazionali. Tra essi: • Membro del Comitato Scientifico Generale (Main track) - Convegno PDP 2018 (26th Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Cambridge, UK), 21-23 Marzo 2018. • Membro del Comitato Scientifico della Special Session on Computational Swarm Intelligence al 9th annual International Conference on Computational Collective Intelligence (ICCCI), September 2017, Nicosia, Cyprus. • Organizzatore e Chair della Sessione Speciale High Performance Computing in Modelling and Simulation (HPCMS) al “The 2nd International Conference and Summer School NUMTA2016”, 19-25 Giugno 2016, Pizzo Calabro, Italy. • Membro del Comitato Scientifico NUMTA 2016 (Numerical Computations: Theory and Algorithms - The 2nd International Conference and Summer School) – Pizzo (Italia). • Membro del Comitato Scientifico ScalCom 2016 (the 16th IEEE International Conference on Scalable Computing and Communications) – Toulouse (Francia). • Membro del Comitato Scientifico Generale (Main track) - Convegno PDP 2017 (25th Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (St. Petersburg, Russia). • Membro del Comitato Scientifico Generale (Main track) - Convegno PDP 2016 (24th Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Heraklion, Grecia). • Membro del Comitato Scientifico Generale (Main track) - Convegno PDP 2015 (23rd Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Turku, Finlandia). • Membro del Comitato Scientifico del 4th Workshop on Complex Collective Systems al 11th International Conference on Parallel Processing and Applied Mathematics (PPAM), 2015 • Membro del Comitato Scientifico Generale (Main track) - Convegno PDP 2014 (22st Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Turin, Italy). • Organizzatore e Chair della Sessione Speciale su High Performance Computing in Modelling and Simulation (HPCMS) al Convegno PDP 2018 (26th Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Cambridge, UK), 21-23 Marzo 2018. • Organizzatore e Chair della Sessione Speciale su High Performance Computing in Modelling and Simulation (HPCMS) al Convegno PDP 2017 (25th Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (St. Petersburg, Russia). • Organizzatore e Chair della Sessione Speciale su High Performance Computing in Modelling and Simulation (HPCMS) al Convegno PDP 2016 (24th Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Heraklion, Grecia). • Organizzatore e Chair della Sessione Speciale su High Performance Computing in Modelling and Simulation (HPCMS) al Convegno PDP 2015 (23rd Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Turku, Finlandia). • Organizzatore, Chair della Sessione Speciale su High Performance Computing in Modelling and Simulation (HPCMS) al Convegno PDP 2014 (22st Euromicro International Conference on Parallel, and Network-Based Computing (Turin, Italy). • Organizzatore, Chair e Membro del Comitato Scientifico della Sessione Speciale Advances in Complex Systems: Modelling and Parallel Implementation Workshop (ACSModPar) al Convegno 14th International Conference on Computational Science and Its Applications (ICCSA 2014). • Membro del Comitato Scientifico della Sessione Speciale 3-rd Workshop on Complex Collective Systems al 10th International Conference on Parallel Processing and Applied Mathematics (PPAM), 2013 • Chair e Membro del Comitato Scientifico/di Programma International Conference on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applications (PDPTA) (periodo 2009-2015) • Chair e Membro del Comitato Scientifico/di Programma International Conference on Scientific Computing (CSC) (periodo 2009-2015) • Membro del Comitato Scientifico/di Programma del 23rd European Modeling and Simulation Symposium, 12-14 September, 2011, Roma, Italia • Membro del Comitato Scientifico e di Programma 9th International Conference on Parallel Processing and Applied Mathematics (PPAM), September 11-14, 2011, Torun, Poland. ATTIVITÀ ISTITUZIONALI Componente del SENATO ACCADEMICO dell’Università della Calabria, con mandato elettivo dal 1° novembre 2015 al 31 ottobre 2018 (Decreto Rettorale n. 1637 del 26 ottobre 2015) Membro della Commissione Web del CCS in Informatica, UNICAL, dal 2016. Membro del Consiglio del Corso di Studio in Informatica dal novembre 2005 a oggi. Membro del Consiglio del Dipartimento di Matematica dal novembre 2005. Membro del Collegio dei Docenti del corso di Dottorato in Matematica e Informatica dell'Università della Calabria dal novembre 2005. Membro delle Commissioni di Laurea per i corsi di laurea triennali e magistrali in Informatica e Matematica dell'Università della Calabria. Membro del Consiglio di Facoltà della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali fino allo scioglimento della stessa a seguito della riforma universitaria nell'A.A. 2012/2013. Membro Commissione Stages del Corso di Laurea in Informatica, Dipartimento di Matematica, Università della Calabria. Coordinatore del Laboratorio di Introduzione all'Informatica (10 edizioni parallele di Facoltà), Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali, Università della Calabria, dal 2005 al 2009. Coordinatore locale del Nodo Calabria/Università della Calabria per la Società Consortile Impresambiente Scarl - Progetto PON – Misura II.3 “Centri di Competenza Tecnologica” - Programma Operativo Nazionale per le Regioni dell'Obiettivo 1 “Ricerca Scientifica, Sviluppo Tecnologico, Alta Formazione” 2000-2006; Asse II-Rafforzamento del Sistema Scientifico e di Alta Formazione - Misura II.3 - Centri di Competenza Tecnologica in risposta all’Avviso n. 1854/2006. Membro della Commissione di Valutazione dei Programmi di Tirocinio Regione Calabria per la Ricerca dal Titolo “Modellizzazione e Simulazione al Computer dei processi di differenziazione dei tessuti della radice di Arabidopsis thaliana, adottando come paradigma computazionale un reticolo di automi interagenti” - BUR Calabria parte III, supplemento straordinario n 1 al n° 47 del 23 novembre 2007. Membro della Commissione di Valutazione per il conferimento di un incarico di lavoro autonomo con prestazione di natura occasionale, nell'ambito del progetto PON0I_01503, Landslides early warning “Sistemi integrati per il monitoraggio, l’early warning e la mitigazione del rischio idrogeologico lungo le grandi vie di comunicazione", per 1o svolgimento della “Attività di revisione del modello ad Automi Cellulari, sviluppo del software per la simulazione ai fini di utilizzo con dispositivi GPGPU (parallelizzazione) e ai fini di interfacciamento con il sistema di elaborazione e trasmissione dati del progetto Early Warning” (Anno 2014). Membro della Commissione giudicatrice per n.1 “Assegno Post Dottorale” per lo svolgimento di attività di ricerca inerenti l’Area Scientifica Ge - geologia: presso l’Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica, U.O.S. di Cosenza, del CNR nell'ambito del programma di ricerca Laboratorio Pubblico-Privato per l’applicazione di Tecnologie Innovative ad Elevata Sostenibilità Ambientale nella Filiera Foresta-Legno-Energia – Ambi.Tec.Fil.Legno – ALForLab, per la tematica Analisi foto-interpretativa e valutazione di suscettibilità alle frane in Calabria utilizzando strumenti GIS e tecniche geo-matematiche Bando di selezione n° IRPI 001 2015 CS Prot. 1271 del 22/05/2015. Presidente di varie commissioni per l’incarico di co.co.co. e contratti di collaborazione occasionali per il progetto Pr SuSy - PREDICTIVE SURVEY SYSTEM Regione Calabria con Decreto Dirigenziale n. 6513 del 27 maggio 2014 – Dipartimento di Matematica e Informatica, Università della Calabria. Consulenza Scientifica nel 2001, per una durata di 6 mesi, presso l’Istituto di Cibernetica del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Pozzuoli (NA) dal titolo “Analisi per la individuazione di componenti fenomenologiche secondo l’ontologia molecolare nei fenomeni franosi”. E’ stato ed è membro di varie commissioni di laurea triennale o specialistica del corso di laurea in Informatica dell'Università della Calabria. DOCENZA UNIVERSITARIA, ATTIVITÀ DIDATTICA A partire dall’A.A. 2005/2006 ad oggi, titolare dei seguenti corsi universitari: “Algoritmi Paralleli e Sistemi Distribuiti” (5 CFU), Corso di Laurea Specialistica in Informatica, Dipartimento di Matematica e Informatica, Università della Calabria (Periodo 2005-presente) “Matematica e Informatica” (12 CFU di cui 5 per il modulo di Informatica), Corsi di Laurea in Scienze Naturali / Tecnologie e la Conservazione dei Beni Culturali, Dipartimento di Beni Culturali, Ecologia e Scienze della Terra, Università della Calabria (Periodo 2005-presente). Dall’A.A. 2001/2002 fino al 2005 ha svolto in qualità di esercitare diversi corsi di Informatica, come “Modelli Computazionali per Sistemi Complessi” del corso di Laurea in Informatica e “Introduzione all’Informatica” della Facoltà SMFN dell’Università della Calabria. Supervisore del progetto di Alternanza Scuola-Lavoro - Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (rif. Legge 107 13/07/2015) - tra il Dipartimento di Matematica ed Informatica dell’UNICAL, HackLab e ITIS “A. Monaco” Cosenza su tematiche di Calcolo Parallo (Raspberry PI clustering). E’ stato membro della commissione d’esame TFA (Tirocini Formativi Attivi) per la classe A042 Informatica, A.A. 2014/15. E’ stato titolare di un incarico di insegnamento nell’ambito dei TFA (Tirocini Formativi Attivi) per l’abilitazione all’insegnamento DIDATTICA DELL’INFORMATICA 3 - ALGORITMI E TECNICHE DI PROGRAMMAZIONE – LEZIONI per la classe A042 Informatica, A.A. 2014/15. E’ stato titolare di un incarico di docenza per il corso di “Laboratori di Informatica Industriale e Gestionale” (S.S.D. INF/01), nell’ambito dei P.A.S. (Percorsi Abilitanti Speciali), A.A. 2013/14 presso l’Università della Calabria. E’ stato titolare di un incarico di docenza per l’Insegnamento “Laboratorio Didattico di Linguaggi per il Web”, Abilitazione DM 85/2005 Classe 42/A, Area 3, A.A. 2006/2007, presso Scuola di Specializzazione per La Formazione degli Insegnanti della Scuola Secondaria (SSIS), Università della Calabria. E’ stato docente del modulo di insegnamento INFORMATICA (18 ore di lezione frontale) per gli iscritti all'Università della Calabria nell'anno accademico 2008-2009. Il corso, svolto nell'ambito del protocollo di intesa tra Regione Calabria e Università della Calabria del 08 Agosto 2008, fa parte dell’“AZIONE 3.2.5 PERCORSI AZZERAMENTO DEFICIT COMPETENZE” del Piano Regionale per le Risorse Umane - Piano d'azione 2008 – POR Calabria 2000-2006 Mis. 3.7 Azione 3.7.b Docenza al Corso Internazionale ALARICO (International Center for Technology and Innovation) – Workshop on High Performance and Grid Computing – 7-24 Marzo 2005, presso il Centro di Eccellenza per il Calcolo ad Alte Prestazioni dell’Università della Calabria. Ha tenuto diversi seminari su diverse tematiche di ricerca (Calcolo Parallelo, Sistemi Complessi, Algoritmi Genetici, GPGPU) sia in Italia (Istituto Cibernetico di Pozzuoli, Università della Calabria, Centro per il Calcolo ad Alte Prestazioni HPCC UNICAL, Convegno GeoItalia Rimini 2009) sia all’estero (School of Computing and Mathematics, Plymouth University, AGH University of Science and Tecnology di Cracovia). SUPERVISORE / RELATORE DI DOTTORANDI, ASSEGNISTI DI RICERCA, TESI, ETC Supervisore dei seguenti studenti del Dottorato di Ricerca in Matematica ed Informatica dell'Università della Calabria: - Alessio De Rango (XXXI ciclo) – 2015 – presente. - Davide Spataro (XXX ciclo) – 2014 – presente. - Giuseppe Filippone (XXVI ciclo), che ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Matematica e Informatica a Dicembre 2013, discutendo la tesi “Parallel and Evolutionary Applications to Cellular Automata Models for Mitigation of Lava Flow Invasions”. - Roberto Parise (XXVII ciclo), che ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Matematica e Informatica a Dicembre 2014, discutendo la tesi “3D Web-based parallel applications for the numerical modeling of natural phenomena” - Valeria Lupiano (XXIV ciclo) (Dottorato di Ricerca in Scienze della Terra), che ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze della Terra a Dicembre 2011, discutendo la tesi “Definizione di una metodologia per la creazione di mappe di rischio tramite l’utilizzo di un modello ad automi cellulari: applicazione ai flussi lavici del Monte Etna”. Responsabile di progetto e supervisore di un Assegno di Ricerca SSD INF/01 dell’Unione Europea (Programma ARUE) con sede presso il Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università della Calabria - emanato con Bando unico DR n. 1589 del 05 agosto 2013, conferito al Dott. Giuseppe Filippone. Relatore di numerose tesi di Laurea Magistrale e Triennale in Informatica del Dipartimento di Matematica dell’Università della Calabria. Gli argomenti trattati riguardano diversi settori dell’informatica e delle Scienze Computazionali, dal calcolo parallelo alla modellistica e simulazione, dall’implementazione di modelli alle applicazioni Web 2.0 per il calcolo scientifico. TRASFERIMENTO TECNOLOGICO - PARTECIPAZIONE ALLA BUSINESS PLAN COMPETITION “START CUP CALABRIA 2009” L’Università della Calabria, con il patrocinio Vodafone e della Provincia di Cosenza, sponsor ufficiali dell’iniziativa, ha promosso la prima edizione della START CUP Calabria, una Business Plan Competition tra idee imprenditoriali con l’obbiettivo di promuovere la ricerca e l’innovazione tecnologica finalizzata allo sviluppo economico del territorio, favorendo la nascita di imprese ad alto contenuto di conoscenza. La competizione si `e svolta tra giugno e ottobre 2009 e ha visto la partecipazione di 38 idee imprenditoriali, la maggior parte delle quali già concretizzate in imprese e “accompagnate” nelle fasi più delicate di start up e sviluppo iniziale dalla stessa Università della Calabria nel contesto del “Progetto Crescita”. L’idea imprenditoriale, chiamato SAfER (Services and Applications for Environmental Risk), è in sintesi il tentativo di trasferire in un progetto imprenditoriale il risultato di anni di ricerca interdisciplinare che ha visto l’estensione del paradigma computazionale degli Automi Cellulari alla modellistica e simulazione di fenomeni in ambito geo-morfologico. A fronte di una valutazione sia sui contenuti innovativi del progetto che sugli aspetti tecnici legati alla formalizzazione dell’idea in termini di Business Plan, SAfER è stata la prima classificata tra le idee imprenditoriale non già “incubate” nel Progetto Crescita e sesta in classifica generale. PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE E’ autore di oltre 140 pubblicazioni scientifiche pubblicati su riviste scientifiche internazionali, su Enciclopedia, su proceedings di convegni internazionali con referaggio e su capitoli di libro. E’ inoltre autore di oltre 90 lavori scientifici minori, tra abstract a convegni internazionali, tesi, comunicazioni a convegni, poster e rapporti tecnici. ************* ATTIVITA ' DI RICERCA IN DETTAGLIO L’attività di ricerca si colloca nel campo delle Scienze Computazionali (Computational Science) ed in un contesto, quindi, interdisciplinare, toccando svariati campi: dalla Modellistica al Calcolo Parallelo, dall’Ottimizzazione allo studio di Sistemi Complessi. Tuttavia, il filone più rappresentativo delle ricerche sono le applicazioni informatiche, tramite l’utilizzo del Calcolo Parallelo, alla modellistica e simulazione di processi geologici, studi che stanno suscitando un sempre maggiore interesse nella Comunità Scientifica, sia per quanto riguarda gli aspetti più espressamente teorici, sia per le possibili applicazioni legate alla valutazione e alla mitigazione del rischio da eventi geologici (per esempio colate di detrito, invasione lavica, flussi piroclastici, inondazioni, etc). Gli studi si sono concretizzati nello sviluppo di modelli numerici basati principalmente su modelli a Differenze Finite (FDM) e sugli Automi Cellulari (AC), modelli di calcolo parallelo computazionalmente equivalenti alla Macchina di Turing, per lo studio di sistemi complessi naturali ed artificiali e utilizzando, per la loro ottimizzazione, tecniche basate sul paradigma degli Algoritmi Genetici. L’implementazione dei modelli viene eseguita su calcolatori sequenziali e paralleli, utilizzando in questo caso tecniche Message Passing (MPI, Message Passing Interface), modelli shared-memory (e.g. OpenMP) e, di recente, basate sul promettente paradigma GPGPU (General Purpose computing on Graphics Processing Units). Tali tecniche sono considerati in questa ricerca essenzialmente per migliorare sia le prestazioni del singolo modello computazionale, sia le applicazioni specifiche che sono basate su di esso e di ridurre, quindi, il tempo di calcolo complessivo. Di seguito sono riportate in dettaglio le attività di ricerche ripartite sui diversi temi, verificabili dalle numerose pubblicazioni scientifiche effettuate. Da osservare, come indicato in precedenza, che le ricerche hanno spesso connotati interdisciplinari, dunque sono collocabili in più di una delle categorie elencate. Si rimanda alle settore delle pubblicazioni scientifiche per eventuali approfondimenti sulla teoria, tecniche e soluzioni adottate per ogni linea di ricerca. CALCOLO PARALLELO E RICERCHE ATTINENTI Dall’instaurazione del Centro-MIUR di Eccellenza per il Calcolo ad Alte Prestazioni (HPCC) presso l’Università della Calabria nel 2001, di cui è membro, sono state implementate sui calcolatori paralleli ad alte prestazioni di cui il Centro è dotato svariati modelli numerici per fenomeni naturali, sia di simulazione (basate sul paradigma degli Automi Cellulari) che di ottimizzazione (basate sul paradigma degli Algoritmi Genetici). In entrambi i casi, vista la loro intrinseca caratteristica di metodologie di calcolo parallelo, si è inizialmente sfruttata la tecniche di calcolo parallelo utilizzando, inizialmente, la libreria MPI (Message Passing Interface), per lo scambio dei messaggi tra nodi di calcolo e, successivamente, l’API OpenMP che ben si adatta per applicazioni basate su architetture shared-memory (e quindi anche multi-core). Tuttavia, un recente filone di ricerca promettente riguarda l’applicazione di modelli computazionali basati su AC mediante il paradigma parallelo GPGPU (General Purpose Programming with Graphic Processing Units), grazie anche alla collaborazione ufficiale, anche in ambito Erasmus, con la School of Computing and Mathematics (Faculty of Science and Technology) dell’Università di Plymouth (UK). Le GPU (Graphical Processing Unit) sono solitamente indirizzati per la loro efficienza al scopi grafici (e.g. il rendering, creazione di un’immagine tridimensionale). Tuttavia, recentemente, essi sono anche sfruttati per nelle applicazioni di calcolo non direttamente connessi al campo della Computer Graphics ottenendo eccellenti risultati. Diverse implementazioni del modello ad Automi Cellulari per colate di lava SCIARA sono state effettuate sia su processori high-end (e.g. TESLA K20 e C2070, progettati specificatamente per High Performance Computing) che su schede commodity (Geforce GT330M, Serie GTX, etc) utilizzando l’architettura NVIDIA CUDA. I risultati delle prime simulazioni dimostrano miglioramenti delle prestazioni fino all’ordine di un fattore 100, a seconda dimensione del problema e del tipo di ottimizzazione della memoria, confermando la validità dei processori GPU nella implementazione di modelli ad Automi Cellulari come alternativa a soluzioni hardware più costose come cluster o macchine multi-core. Un’importante applicazione di questa ricerca ricade nel contesto relativo alla mitigazione del rischio vulcanico, per la costruzione e l'opportuno posizionamento di barriere artificiali per il controllo e il rallentamento del fronte lavico. La ricerca, condotta insieme all’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) di Catania, consiste nella definizione di un sistema di supporto alle decisioni per la realizzazione ed ottimizzazione di opere di protezione da colata lavica in aree strategiche del Monte Etna. Per la simulazione di flussi lavici è stato utilizzato il modello ad Automi Cellulari SCIARA-fv2 e per l’evoluzione morfologica di opere protettive sono state applicate tecniche di ottimizzazione basate su Algoritmi Genetici Paralleli (AGP). La valutazione della funzione di fitness, durante il processo evolutivo dell'algoritmo genetico, ha richiesto un uso massiccio del simulatore numerico mediante l'esecuzione di migliaia di simulazioni concorrenti. Tale processo, dato l’elevato carico computazionale, ha suggerito l'utilizzo del calcolo ad alte prestazioni. A tal fine, le tecniche sono state applicate per accelerare simulazioni singole e simultanee del modello SCIARA-fv2 in ambiente CUDA (Compute Unified Device Architecture) e, recentemente, in OpenCL. Diverse strategie, come tecniche greedy e co-evolutive, sono state sviluppate per ridurre il tempo totale di esecuzione. I risultati ottenuti, in riferimento a differenti processori grafici (della serie Nvidia GTX e K20), hanno mostrato dei significativi miglioramenti nelle prestazioni, rispetto alla versione sequenziale del modello, ottenendo elevati valori di speedup. La validità della ricerca è stata verificata tramite un confronto con l’insieme degli interventi reali che furono adottate dalla Protezione Civile durante l’eruzione avvenuta sul Monte Etna nel 2001, dove alcune barriere furono costruite per proteggere la zona del Rifugio Sapienza: in questo caso, il set di soluzioni forniti dal modello evolutivo sono state nettamente superiori, in termini di costo ed efficacia, rispetto al caso reale. L’esperienza acquisita negli anni per quanto riguarda le tecniche di modellistica, calcolo parallelo e di ottimizzazione ha portato, recentemente, alla nascita di un progetto di gruppo per la creazione di una libreria C open-source parallela per il Calcolo Scientifico: OpenCAL (https://github.com/OpenCALTeam). La libreria, specificamente realizzata per la definizione di Automi Cellulari Macroscopici e completamente portabile su diverse piattaforme (i.e. Window, Linux, MacOS), permette una semplice e concisa definizione sia della funzione di transizione che di altre caratteristiche del modello ed è utilizzabile sia su architetture sequenziali che parallele (grazie all’adozione di MPI/OpenMP), nascondendo, in questo caso, i dettagli della implementazione all’utente. Di pari passo, sono state anche implementate diversi visualizzatori modulari, scritte utilizzando le librerie OpenGL, Qt e wxWidgets, che possono essere direttamente adoperati con programmi che utilizzano OpenCAL, permettendo un interfacciamento interattivo e grafico con una simulazione. Inoltre, nell’ambito della sviluppo della libreria, è stato sviluppato un algoritmo di load balancing dinamico, disponibile sia per la versione MPI che Multithread della libreria che permette di ridurre in modo significativo i tempi di esecuzione di simulazioni. Recentemente, per la parallelizzazione dei modelli di simulazione ad AC è stata scelto OpenMP (Open Multi Processing), uno standard aperto per la programmazione parallela su architetture a memoria condivisa (shared-memory), integrato nella grande maggioranza dei compilatori su quasi la totalità delle piattaforme software (Windows, Linux, etc) e hardware (processori multi-core) attualmente disponibili sul mercato. Infine, ricerche sono state condotte riguardante applicazioni Web 2.0 per il calcolo scientifico. Le applicazioni web della famiglia *WII, Sciddica Web Interactive Interface per colate detritiche e Sciara Web Interactive Interface per colate di lava, rappresentano esempi di applicazioni di un modelli ad Automi Cellulari utilizzabile direttamente su Internet. L’interfaccia utente, basato su AJAX (Asynchronous JavaScript And XML), garantisce sia una netta separazione tra l’applicazione client e quella server, nonché un elevato grado di interattività e usabilità per l’utente. La perfetta modularità dell’applicazione consente la sostituzione del modello con un qualsiasi altro (anche non basato sul paradigma AC). OTTIMIZZAZIONE: COMPUTAZIONE EVOLUTIVA E ALGORITMI GENETICI Nell’ambito della validazione e ottimizzazione dei parametri utilizzati nei vari modelli di calcolo, dal 2004 inizia un filone di ricerca e di applicazione riguardante metodologie di ottimizzazione automatici, quali gli Algoritmi Genetici (AG). Gli AG sono algoritmi di ricerca general-purpose inspirati alla genetica e alla selezione naturale. Gli AG simulano l’evoluzione di una popolazione di soluzioni candidate di uno specifico problema di ricerca, favorendo la “riproduzione” degli individui più appropriati (genotipo). La validazione dei modelli di simulazione ad AC avveniva in passato tramite il classico metodo del trial and error. Mentre tale metodologia risultava valida nel caso di modelli con pochi parametri, l’introduzione di ulteriori condizioni di variabilità nell’outcome dei modelli richiedevano l’adozione di tecniche automatiche (e più sofisticate) di ottimizzazione. Applicazioni degli AG (in particolare le versioni implementate su calcolatori paralleli) per l’ottimizzazione di parametri di modelli ad automi cellulari. Modelli di calcolo per colate di lave e di detrito hanno provato la validità del metodo, sia in termini di efficienza computazionale, sia in termini di bontà delle soluzioni prodotte. Sono stati sviluppati anche algoritmi evolutivi multi-obbiettivo (MOGA), allo scopo di eseguire la calibratura di alcuni modelli di simulazione sulla base di differenti parametri. MODELLIZZAZIONE DI FENOMENI COMPLESSI: COLATE DI LAVA La decisione di intraprendere una modellizzazione dei flussi lavici tramite gli Automi Cellulari è derivata dal fatto che l’uso di tradizionali metodi numerici computazionali, la cui soluzione è correlata alla soluzione delle equazioni differenziali che governano il flusso di lava (le equazioni di Navier-Stokes), risulta molto arduo. Le equazioni risultano particolarmente complesse considerando, per esempio, che le caratteristiche reologiche della lava possono variare, durante il raffreddamento, da quelle di un fluido quasi-newtoniano a quelle di Bingham. Il modello iniziale, denominato SCIARA è stato migliorato esteso e applicato anche ad altri casi reali di colate etnee. Inoltre, è stato anche applicato su eventi reali con lave di caratteristiche chimico-fisiche diverse da quelle etnee. A tal proposito, molto costruttiva si è rivelata la collaborazione con ricercatori dell’IPGP (Institute de Physique du Globe de Paris) e L’Observatoires Volcanologiques dell’Isola della Reunion (Francia). La metodologia generale ha raggiunto risultati apprezzati nell’ambito scientifico internazionale grazie anche alla sua ottima risposta durante la crisi etnea del luglio 2001, quando il gruppo di ricerca è stato in prima linea per lo sviluppo degli scenari di crisi e di intervento, partecipando su invito dell’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia) e trasferendosi nelle strutture etnee di monitoraggio, simulazione e ricerca. L’ultima fase di utilizzo di questi modelli riguarda le applicazioni per le aree etnee ad alto rischio, per la creazione di mappe di rischio ai fini della protezione civile. I risultati sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista internazionale Journal of Geophysical Research dove è stata presentata una nuova mappa di suscettibilità all'invasione lavica riguardante alcuni settori molto antropizzati del vulcano. Diverse sono state, riguardante questo filone di ricerca, le partecipazioni a progetti sia nazionali che europei. MODELLIZZAZIONE DI FENOMENI COMPLESSI: COLATE DI DETRITO La collaborazione con il CNR-IRPI di Cosenza (sin dal 1995), rafforzata dal 2014 tramite un accordo ufficiale di “associatura scientifica”, ha portato alla realizzazione di progetti di ricerca aventi per oggetto lo sviluppo di sistemi di calcolo mediante Automi Cellulari per la modellizzazione di fenomeni complessi quali le colate detritiche e il moto di infiltrazione in un terreno poroso dell’acqua piovana. Le numerose pubblicazioni e comunicazioni a convegni nazionali ed internazionali sono testimonianze dei buoni risultati ottenuti. Il primo fenomeno sul quale il modello SCIDDICA (Simulation through Computational Innovative methods for the Detection of Debris flow path using Interactive Cellular Automata) è stato validato è quello verificatosi sul vulcano Monte Ontake (Giappone) nel 1984. Successivamente, il modello SCIDDICA è stato migliorato nell’ambito del Progetto Europeo PROGRAMME ENVIRONMENT AND CLIMATE-sottoprogetto RUNOUT (Partners: University College of London, Università di Ferrara, CNR-IRPI Padova, University of Las Palmas-Isole Canarie, Università della Calabria) e applicato ad altre tipologie di frane (e.g. Tessina – Italia). I positivi risultati, precedentemente descritti, sono stati ulteriormente validati per un altro tipo di frane, quali quelle di tipo mud-flow, che sono avvenute durante i tragici avvenimenti nel maggio del 1998 a Sarno (Campania), e affrontate nell’ambito di un progetto nazionale per la Regione Campania dal 1999, con fine il 2002, dal titolo “SVILUPPO DI UNA MODELLISTICA SPERIMENTALE SPAZIO - TEMPORALE DEI PROCESSI EVOLUTIVI DELL’AMBIENTE E DEL TERRITORIO PER LA MITIGAZIONE DEI RISCHI”. E’ in questi modelli, che richiedono la taratura di diversi parametri, che sono stati utilizzati per la prima volta tecniche di ottimizzazione automatica basate sugli Algoritmi Genetici, descritti sopra. MODELLIZZAZIONE DI FENOMENI COMPLESSI: FLUSSI PIROCLASTICI Dal 2001, inizia una nuova collaborazione con il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università della Calabria, per un primo studio dell’applicazione del metodo agli Automi Cellulari per la simulazione di flussi piroclastici. Grazie anche a contatti presi con alcuni ricercatori internazionali (olandesi e filippini) del campo della simulazione e studio di flussi piroclastici, la prima versione del modello è stata applicata ad un caso catastrofico reale di evento piroclastico avvenuto nelle Filippine nel 1991 sul Monte Pinatubo e Soufrière Hills, Monserrat nel 1996, con risultati soddisfacenti ed incoraggianti. APPLICAZIONE DI CALCOLATORI PARALLELI PER LA MODELLIZZAZIONE DI FENOMENI COMPLESSI: BIO-RISANAMENTO DEI SUOLI Tra i sistemi descrivibili tramite Automi Cellulari, studi sul biorisanamento del suolo sono stati affrontati in due progetti ESPRIT della Comunità Europea: CABOTO-CAPRI (1995-96) ed il successivo COLOMBO (1998-2000). I due progetti hanno riguardato lo sviluppo e implementazione di un ambiente di simulazione portabile su calcolatori a memoria distribuita, usando lo standard MPI (Message Passing Interface). I risultati dei progetti sono stati ottimi, grazie anche alla costante e preziosa sinergia con i ricercatori del Centro Ricerche Ambientali Montecatini di Ravenna e al Centro di Calcolo Parallelo di Edinburgo (UK). MODELLIZZAZIONE DI FENOMENI COMPLESSI: TRAFFICO AUTOSTRADALE Congiuntamente a ricercatori del Dipartimento di Pianificazione Territoriale dell’Università della Calabria, del CRAI-Rende e del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Matematica Applicata dell’Università di Reggio Calabria è stato sviluppato un modello per la simulazione microscopica del traffico autostradale in grado di inquadrare globalmente le caratteristiche principali del fenomeno a confronto con quelli tradizionali, che ne descrivono soltanto aspetti parziali. Iniziando dalla parziale implementazione del modello su calcolatori sequenziali, le simulazioni hanno conseguito un buon accordo con i dati sperimentali del traffico autostradale, relativamente ad autostrade a due sole corsie in condizioni di traffico non congestionato. Successivamente, il modello è stato perfezionato, considerando anche autostrade a tre corsie e a traffico elevato. I risultati delle simulazioni hanno riprodotto in modo corretto i dati sperimentali per un ampio intervallo di condizioni dell’autostrada.
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