Obiettivi formativi
OBIETTIVI GENERALI DEL CORSO DI STUDIO
La laurea magistrale in Control Engineering, unica nel suo genere offerta dalla Sapienza nella classe dell'Ingegneria dell'Automazione (LM-25), si distingue per la sua interdisciplinarità e rigorosa impostazione metodologica. Per tale ragione, questo corso è indicato per studenti con una laurea di primo livello in vari settori dell'ingegneria dell'informazione e industriale, nonché per laureati in matematica e fisica.
Le metodologie dell'Automatica sono pervasive in diversi ambiti dell'Ingegneria e sono spesso indispensabili per migliorare l'efficacia di molte tecnologie avanzate in una moltitudine di settori applicativi. In particolare, ad esempio, l'Automatica svolge un ruolo strategico per il progetto, il controllo e la gestione dei sistemi robotici, delle reti di comunicazione, di trasporto e di produzione e distribuzione di energia convenzionale o alternativa, dei sistemi aeronautici e aerospaziali, della meccatronica e automotive, della bioingegneria, dei sistemi sanitari, delle infrastrutture critiche. In tali settori applicativi si presentano infatti processi complessi, di natura ibrida e incerta, con dinamiche non lineari e/o di difficile modellazione, soggetti a disturbi esogeni e di natura stocastica, che richiedono azioni di comando e controllo spesso distribuite ma mutuamente coordinate, effettuate sulla base di informazioni incomplete e/o rumorose, tutti aspetti che si affrontano con i metodi e le tecniche proprie dell'ingegneria automatica.
Il corso ha quindi l'obiettivo primario di insegnare le metodologie fondamentali dell'Automatica: la modellistica e l'identificazione dei sistemi dinamici, la misura e il filtraggio delle informazioni sensoriali in tempo reale, l'uso generalizzato del controllo a retroazione (feedback) per stabilizzare e ottimizzare le prestazioni di un processo, l'apprendimento di comandi predittivi (feedforward) basato su dati, lo sviluppo di schemi adattativi per gestire in maniera robusta grandi incertezze e variabilità temporali, anche integrando tecniche dell'Intelligenza Artificiale. In secondo luogo, il corso ha l'obiettivo di particolarizzare le suddette metodologie e di realizzarle in dispositivi e software appropriati, tali da renderle fruibili ed efficaci nell'ambito dei suddetti settori applicativi.
In altre parole, l'approccio metodologico all'analisi e al progetto di complessi sistemi di controllo e la capacità di implementare tali sistemi tenendo conto della natura specifica dei diversi settori applicativi sono i due cardini della formazione in Control Engineering.
Il corso si prefigge di dotare gli studenti di una preparazione interdisciplinare e di una forma mentis orientata alla massima versatilità, fattori fondamentali per il successo dei laureati magistrali in gran parte degli attuali e futuri contesti lavorativi sempre più eterogenei. Sono inoltre obiettivi fondamentali dell'offerta formativa gli aspetti teorico-scientifici necessari a descrivere e a interpretare i problemi dell'ingegneria, quali: lo sviluppo di capacità di ideazione, pianificazione, progettazione e gestione di sistemi, processi e servizi; lo sviluppo di capacità di sperimentazione e innovazione scientifica; la conoscenza e l'uso fluente della lingua inglese.
Si evidenzia infine che il corso ha una stretta connessione con il tessuto lavorativo, come testimoniato dal gran numero e dalla rilevanza dei progetti di ricerca applicata in cui i docenti sono coinvolti, progetti svolti in collaborazione con aziende nazionali e internazionali.
La preparazione di un laureato magistrale in Control Engineering permette la sua collocazione in contesti di ricerca e/o di progettazione e/o di gestione, sia presso università e centri di ricerca scientifica, sia presso aziende (nei settori di ricerca e sviluppo di sistemi e/o applicazioni), in ambito nazionale e internazionale. La fruibilità della laurea magistrale in ambito internazionale è garantita dall'erogazione in lingua inglese e dalla quantità e qualità delle relazioni internazionali di ricerca facenti capo ai docenti del corso.
STRUTTURA DEL PERCORSO DI STUDIO
Le attività formative offerte dal corso di studio sono riferibili alle seguenti tre aree formative:
- Robotica e veicoli autonomi. Questa area formativa mira a fornire agli studenti conoscenze specialistiche e competenze avanzate per affrontare il progetto e la gestione di sistemi di controllo nell'ambito della robotica, degli impianti automatizzati, dell'automotive e dello spazio. I laureati magistrali in Control Engineering acquisiranno una comprensione approfondita dei problemi e delle tecniche di controllo di sistemi robotici avanzati, che includono robot manipolatori e a base mobile per l'automazione industriale e per le applicazioni di servizio, robot collaborativi con utenti umani, robot per applicazioni mediche e chirurgia assistita, robot umanoidi e veicoli autonomi terrestri e aerei (droni).
- Controllo delle reti e dei sistemi complessi. Questa area formativa mira a fornire agli studenti una solida comprensione degli aspetti fondamentali della teoria e dei metodi dell'automatica nei comparti applicativi delle reti (energia, comunicazione, trasporti, ecc) e dei sistemi complessi (infrastrutture critiche, sistemi di supporto alla salute, sistemi biomedicali, sistemi per l'emergenza, ecc.). I laureati magistrali in Control Engineering acquisiranno da un lato le competenze per modellare e analizzare reti/sistemi composti da fenomeni fisici, dispositivi e processi complessi, eterogenei e interconnessi tra di loro, dall'altro le metodologie di controllo ibrido, coadiuvato da tecniche di intelligenza artificiale, in grado di soddisfare le specifiche progettuali basandosi, a seconda dei casi, su una conoscenza completa, parziale, o largamente incompleta del modello del sistema da controllare.
- Metodi avanzati di controllo. Questa area formativa mira a fornire agli studenti le competenze teoriche necessarie a concepire e progettare sistemi avanzati di controllo e supervisione, garantendo il corretto funzionamento di processi di natura complessa e non lineare in ambienti incerti. I laureati magistrali in Control Engineering saranno in grado, in base alle conoscenze acquisite nei corsi metodologici di base e avanzati riferibili a questa area formativa, di risolvere problemi di modellistica, progettazione, gestione e supervisione di sistemi e processi dinamici, anche in presenza di dati campionati, perturbazioni, incertezze e ritardi.
Il percorso di studio è strutturato in maniera tale che le attività formative caratterizzanti coprano tutte e tre le suddette aree formative. I laureati magistrali in Control Engineering potranno così acquisire una forma mentis orientata all'interdisciplinarietà e alla versatilità, uno degli obiettivi più qualificanti di questo corso di studi.
In particolare, il percorso di studio prevede l'obbligatorietà di alcune attività formative relative all'area 'Metodi avanzati di controllo' (tra questi, la teoria e il controllo dei sistemi non lineari, il controllo ottimo e l'identificazione) dato che esse forniscono il substrato teorico e metodologico indispensabile anche alle altre due aree formative.
In secondo luogo, attraverso il combinato delle attività caratterizzanti e di quelle affini integrative, il percorso formativo permette di porre maggior enfasi su una specifica area formativa oppure, a scelta dello studente, di mantenere un percorso più equilibrato rispetto alle tre aree formative. In altri termini, il percorso formativo offre gradi di libertà che consentono allo studente di modulare l'enfasi su ciascuna delle tre aree formative, garantendo così la flessibilità per adattarsi agli interessi e alle ambizioni professionali individuali.
Costituisce infine un elemento di completamento essenziale del percorso formativo la tesi di laurea magistrale, che permette al laureando di utilizzare la pluralità di metodologie e tecniche acquisite in un campo di applicazione industriale o scientifico. Attraverso la tesi di laurea il laureando deve dimostrare la padronanza degli argomenti oggetto della tesi, la capacità di proporre soluzioni ingegneristicamente valide se non innovative, l'attitudine a operare in modo autonomo e un livello di comunicazione che permetta di presentare in maniera chiara, sia in forma scritta sia orale, i risultati ottenuti.
AREE FORMATIVE IN RELAZIONE ALLE OPPORTUNITA' PROFESSIONALI
Con riferimento all'area formativa sulla 'Robotica e veicoli autonomi', i laureati possono trovare opportunità professionali nei settori dell'automazione industriale, della progettazione e implementazione di sistemi robotici per migliorare l'efficienza e la produttività nelle linee di produzione nell'industria manifatturiera, della robotica di servizio (sviluppo di robot per applicazioni domestiche, commerciali e di assistenza), della robotica medica (progettazione di robot per interventi chirurgici assistiti e altre applicazioni biomediche), della progettazione di sistemi di controllo per veicoli autonomi, dei sistemi di assistenza alla guida, dello sviluppo di droni e di sistemi di controllo per veicoli spaziali e aeromobili, ecc.
Con riferimento all'area formativa sul 'Controllo delle reti e dei sistemi complessi', i laureati possono trovare opportunità professionali nei settori del controllo, gestione, sicurezza e ottimizzazione delle reti di comunicazione, di distribuzione di energia (smart grids), di trasporto (smart cities), dell'automazione di processi industriali complessi, del controllo, sicurezza e gestione delle infrastrutture critiche, della telemedicina, del supporto alla diagnosi, prognosi e terapia dei pazienti, della prevenzione e gestione delle emergenze, ecc.
Con riferimento all'area formativa sui “Metodi avanzati di controllo”, i laureati possono trovare opportunità professionali in tutti i settori nominati nelle due aree formativi precedenti, presso università, centri di ricerca o aziende ad alto contenuto di innovazione interessate ad ottimizzare i loro sistemi introducendo le più avanzate metodologie di controllo.
Poiché il percorso formativo è concepito all'insegna dell'interdisciplinarietà, così che ogni studente abbia conoscenze maggiori o minori, ma attinenti a tutte e tre le aree formative, nell'ambito della sua vita professionale il laureato magistrale in Control Engineering può passare piuttosto agevolmente da un'opportunità professionale ad un'altra tra quelle suddette.