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Curricula per l'anno 2025 - Artificial Intelligence and Robotics - Intelligenza Artificiale e Robotica (33514)

Curriculum unico
Insegnamento [SSD] [Lingua] AnnoSemestreCFU
10600392 | ARTIFICIAL INTELLIGENCE [ING-INF/05] [ENG]6

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:

Conoscere i principi di base dell'intelligenza artificiale, in particolare la modellazione di sistema intelligente tramite la nozione di agente intelligente.
Conoscere le tecniche di base dell'Intelligenza Artificiale con particolare riferimento alla manipolazione di simboli e, più in generale, a modelli discreti.
Conoscere i principi fondamentali della interazione tra agenti intelligenti ed in particolare tra agente intelligente e uomo, attraverso il linguaggio parlato.

Obiettivi specifici:

Conoscenza e comprensione:
Metodi di ricerca automatica nello spazio degli stati: metodi generali, metodi basati su euristiche, ricerca locale.Rappresentazioni fattorizzate: problemi di soddisfacimento di vincoli, modelli di pianificazione.
Rappresentazione della conoscenza attraverso sistemi formali: logica proposizionale, logica del primo ordine, cenni alle logiche descrittive ad alle forme di ragionamento non monotono. Uso della logica come linguaggio di programmazione: PROLOG.
Cooperazione e coordinamento tra agenti intelligenti, distribuzione di compiti, soddisfacimento distribuito di vincoli, analisi lessicale, sintattica e semantica del linguaggio parlato.

Applicare conoscenza e comprensione:
Modellazione di problemi con i diversi metodi di rappresentazione acquisiti.
Analisi del comportamento degli algoritmi di ragionamento di base.
Progetto e realizzazione di sistemi per l'interazione tra molti agenti.

Capacità critiche e di giudizio:
Essere in grado di valutare la qualità di un modello di rappresentazione di un problema e dei risultati ottenuti applicando su di esso tecniche di ragionamento automatico.
Analisi e valutazione degli elementi salienti della interazione tra molti agenti.

Capacità comunicative:
Le capacità di comunicazione orale dello studente vengono stimolate attraverso l'interazione durante le lezioni tradizionali mentre le capacità espositive nello scritto vengono sviluppate attraverso la discussione di esercizi e delle domande a risposta aperta previste nelle prove di esame.
Le capacità comunicative vengono infine consolidate attraverso la presentazione di un progetto, realizzato anche in gruppo, e del report scritto ad esso associato.

Capacità di apprendimento:
Oltre alle classiche capacità di apprendimento fornite dallo studio teorico del materiale didattico, attraverso gli esercizi relativi all'applicazione dei modelli appresi, il corso contribuisce a sviluppare le capacità di risoluzione di problemi dello studente.
Il progetto e realizzazione di un prototipo di sistema di interazione contribuiscono all'apprendimento della capacità di lavorare in gruppo.

1022858 | MACHINE LEARNING [ING-INF/05] [ENG]6

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:

L’obiettivo del corso è presentare un ampio spettro di metodi e algoritmi di apprendimento automatico, discutendone le proprietà e i criteri di applicabilità e di convergenza. Si presentano anche diversi esempi di impiego efficace delle tecniche di apprendimento automatico in diversi scenari applicativi. Gli studenti avranno la capacità di risolvere problemi di apprendimento automatico, partendo da una corretta formulazione del problema, con la scelta di un opportuno algoritmo, e sapendo condurre un’analisi sperimentale per valutare i risultati ottenuti.

Obiettivi specifici:

Conoscenza e comprensione:
Fornire un'ampia panoramica sui principali metodi e algoritmi di apprendimento automatico per i problemi di classificazione, regressione, apprendimento, non-supervisionato e apprendimento per rinforzo. I diversi problemi affrontati vengono definiti formalmente e vengono fornite sia le basi teoriche sia informazione tecniche per comprendere le soluzioni adottate.

Applicare conoscenza e comprensione:
Risolvere problemi specifici di apprendimento automatico a partire da insiemi di dati, mediante l'applicazione delle tecniche studiate. Lo svolgimento di due homework (piccoli progetti da svolgere a casa) consente agli studenti di applicare le conoscenze acquisite.

Capacità critiche e di giudizio:
Essere in grado di valutare la qualità di un sistema di apprendimento automatico usando opportune metriche e metodologie di valutazione.

Capacità comunicative:
Produrre un rapporto tecnico che descrive i risultati degli homework, acquisendo quindi la capacità di comunicare i risultati ottenuti dall'applicazione delle conoscenze acquisite nella soluzione di un problema specifico. Assistere ad esempi di comunicazione e condivisione dei risultati raggiunti in applicazioni reali forniti da esperti all'interno di seminari erogati durante il corso.

Capacità di apprendimento:
Approfondimento autonomo di alcuni argomenti presentati nel corso tramite lo svolgimento di homework, con possibilità anche di lavorare insieme ad altri studenti (lavoro di gruppo) per risolvere problemi specifici.

1023235 | ROBOTICS I [ING-INF/04] [ENG]6

Obiettivi formativi

Obiettivi generali.
Il corso fornisce strumenti di base per il controllo dei sistemi robotici: analisi cinematica, pianificazione e programmazione dei movimenti di robot manipolatori in ambienti industriali e di servizio.

Obiettivi specifici.
Conoscenza e comprensione:
Lo studente apprenderà il funzionamento dei componenti di attuazione e sensoriali dei robot, i metodi di base per la modellistica, l'analisi e il controllo cinematico di manipolatori robotici, nonché gli algoritmi per la pianificazione delle traiettorie di moto.

Applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente sarà in grado di analizzare le strutture cinematiche dei robot di tipo industriale e di progettare algoritmi e moduli per la pianificazione e il controllo della movimentazione.

Capacità critiche e di giudizio:
Lo studente sarà in grado di individuare le caratteristiche funzionali di un sistema robotico con riferimento al tipo di compito industriale o di servizio,
di analizzarne la complessità di realizzazione, le possibili prestazioni e le eventuali debolezze.

Capacità comunicative:
Il corso mette in grado lo studente di presentare le principali problematiche applicative e le soluzioni tecniche riguardanti l'impiego dei robot.

Capacità di apprendimento:
Il corso mira a creare attitudini di apprendimento autonomo orientate all'analisi e alla soluzione di problemi connessi all'uso dei robot.

AAF2161 | ROBOT PROGRAMMING [N/D] [ENG]3

Obiettivi formativi

Obiettivi generali
Il corso fornisce strumenti di base per la programmazione nativa di sistemi robotici e con risorse computazionali limitate. Verranno illustrate le basi del linguaggio C++ e del sistema di middleware robotico ROS.

Obiettivi specifici
Lo sara' in grado di comporre un sistema di software per gestire un robot, assemblando componenti esistenti e sviluppandone delle nuove

Conoscenza e comprensione:
Lo studente avra' familiarita' con diverse applicazioni robotiche complesse, ne comprendera' la struttura e le interfacce degli algoritmi che operano nei singoli moduli.

Applicare conoscenza e comprensione:
Lo sara' in grado di decomporre un'applicazione complessa ed affrontare problemi specifici mediante lo sviluppo di software

Capacità critiche e di giudizio:
Lo studente sarà in grado di risolvere problemi specifici nello sviluppo di applicazioni e moduli per robot ad esempio path planner, localizzatori e simulatori di sensori, valutando l'efficienza delle soluzioni proposte.

Capacità comunicative:
Lo studente sara' in grado di illustrare una applicazione per il software robotico e di di presentarne le principali problematiche applicative e le soluzioni tecniche riguardanti l'impiego dei robot.

Capacità di apprendimento:
Il corso mira al rendere lo studente agile nell'uso di compilatori e simulatori al fine di stimolarne l'autonomia. A tale scopo, nel corso verranno illustrati numerosi esempi di sviluppo live in aula, per evidenziare e risolvere il prima possibile la presenza di errori di design/algoritmici e di compilazione.

1052229 | COMPUTER VISION [ING-INF/05] [ENG]6

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI
Il corso vuole introdurre lo studente ai concetti fondamentali della visione artificiale e alla costruzione di sistemi autonomi di interpretazione e ricostruzione di una scena tramite immagini e video. Il corso affronta elementi di base di geometria proiettiva ed epipolare, i metodi per la visione 3d e per la visione basata su più viste, e i metodi per la ricostruzione metrica e le metodologie di interpretazione di immagini e video. Inoltre il corso illustra le tecniche principali per il riconoscimento e la segmentazione di immagini e video basati sull’ apprendimento automatico.

OBIETTIVI SPECIFICI

Conoscenza e Comprensione
Il corso stimola la curiosità degli studenti verso nuove metodologie per l’analisi e la generazioni di immagini
e di video. Lo studente apprende nuovi concetti che gli permettono di acquisire una conoscenza di base della
visione computazionale.

Applicare Conoscenza e Comprensione
Gli studenti approfondiscono e apprendono linguaggi di programmazione per applicare la conoscenza acquisita.
In particolare approfondiscono il linguaggio Python ed apprendono Tensorflow. Quest’ ultimo offre agli studenti
la possibilità di programmare applicazioni di deep learning. Usano questa nuovissima tecnologia per realizzare
un progetto di riconoscimento di elementi specifici in immagini e video.

Capacità critiche e di Giudizio
Lo studente acquisisce la capacità di distinguere tra ciò che può realizzare con gli strumenti che ha appreso,
come ad esempio generare delle immagini o riconoscere degli oggetti usando tecniche di deep learning,
e ciò che è effettivamente richiesto per la realizzazione di un sistema automatico di visione.
In tal modo è in grado di elaborare un giudizio critico sui sistemi di visione disponibili allo stato
dell’arte e di valutare ciò che si può effettivamente realizzare e ciò che richiede ulteriori avanzamenti
nella ricerca.

Capacità Comunicative
La realizzazione del progetto, come parte del programma di esame, richiede che lo studente lavori e dia un
contributo all’ interno di un piccolo gruppo di lavoro. Questo insieme alla soluzione di esercizi in classe,
e alle discussioni sui temi più interessanti stimola le capacità comunicative dello studente.

Capacità di Apprendimento
Oltre alle classiche capacità di apprendimento fornite dallo studio teorico del materiale didattico,
le modalità di svolgimento del corso, in particolare le attività progettuali, stimolano lo studente
all'approfondimento autonomo di alcuni argomenti presentati nel corso, al lavoro di gruppo, e all'applicazione
concreta delle nozioni e delle tecniche apprese durante il corso.

1021883 | ROBOTICS II [ING-INF/04] [ENG]6

Obiettivi formativi

Obiettivi generali.
Il corso fornisce strumenti avanzati per il controllo dei sistemi robotici: uso della ridondanza cinematica, analisi della dinamica dei robot manipolatori, comando in feedback dei movimenti, incluso il caso di asservimento visuale, e controllo dell'interazione con l'ambiente.

Obiettivi specifici.
Conoscenza e comprensione:
Lo studente apprenderà i metodi per la modellistica dinamica dei manipolatori, le tecniche di utilizzo della ridondanza cinematica, la progettazione di schemi di controllo del moto e dell'interazione con l'ambiente.

Applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente sarà in grado di analizzare la dinamica dei manipolatori robotici e di progettare algoritmi e moduli per il controllo del moto libero e delle forze di contatto con l'ambiente.

Capacità critiche e di giudizio:
Lo studente sarà in grado di individuare le caratteristiche dinamiche di un sistema robotico con riferimento al tipo di compito,
di analizzarne la complessità di realizzazione, le possibili prestazioni e le eventuali debolezze.

Capacità comunicative:
Il corso mette in grado lo studente di presentare le problematiche avanzate e le relative soluzioni tecniche riguardanti l'uso dei robot in condizioni dinamiche.

Capacità di apprendimento:
Il corso mira a creare attitudini di apprendimento autonomo orientate all'analisi e alla soluzione di problemi avanzati connessi all'uso dei robot.

A SCELTA DELLO STUDENTE [N/D] [ENG]6

Obiettivi formativi

Fra le altre attività formative sono previsti 12 CFU sono a scelta dello studente.

1022775 | AUTONOMOUS AND MOBILE ROBOTICS [ING-INF/04] [ENG]6

Obiettivi formativi

Obiettivi generali

Il corso presenta i metodi di base per dotare i sistemi robotici robot di mobilità e autonomia.

Obiettivi specifici

Conoscenza e comprensione:
Lo studente apprenderà (1) i metodi di base per la modellistica, l'analisi e il controllo dei robot mobili su ruote e su gambe, e (2) gli algoritmi per la pianificazione autonoma del moto.

Applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente sarà in grado di analizzare e progettare architetture, algoritmi e moduli per la pianificazione, il controllo e la localizzazione di robot mobili autonomi.

Capacità critiche e di giudizio:
Lo studente sarà in grado di scegliere l'architettura di controllo funzionale più adeguata per uno specifico sistema robotico e di analizzarne la complessità e le eventuali debolezze.

Capacità comunicative:
Le attività del corso metteranno lo studente in grado di comunicare/condividere le principali problematiche concernenti i robot mobili autonomi, nonché le possibili scelte progettuali per il controllo di tali sistemi.

Capacità di apprendimento:
Le modalità di svolgimento del corso mirano a creare una forma mentis dello studente orientata allo sviluppo di moduli per la mobilità autonoma dei robot.

A SCELTA DELLO STUDENTE [N/D] [ENG]6

Obiettivi formativi

Fra le altre attività formative sono previsti 12 CFU sono a scelta dello studente.

AAF1790 | SEMINARS IN ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND ROBOTICS [N/D] [ENG]3

Obiettivi formativi

Il corso offre allo studente la possibilità di approfondire le proprie conoscenze attraverso una serie di seminari su argomenti di ricerca presentati da ricercatori e studiosi in Intelligenza Artificiale e Robotica.
Il corso prevede lo studio di articoli scientifici relativi agli sviluppi più recenti nel settore con la presentazione dei contenuti da parte degli studenti in forma seminariale.

AAF1028 | PROVA FINALE [N/D] [ENG]30

Obiettivi formativi

La prova finale consiste nella presentazione e discussione di un attività progettuale e di una relazione, supervisionata da un docente, nella quale lo studente dimostra di aver raggiunto una padronanza delle metodologie proprie dell'Ingegneria Informatica e/o della loro applicazione.