ATTIVITA

Il Laboratorio è attivo dal 2002 presso il Dipartimento di Informatica (in precedenza Dipartimento di Tecnologie dell’Informazione) dell’Università degli Studi di Milano e si occupa dello studio di vari aspetti delle neuroscienze attraverso metodi statistici e di Intelligenza Computazionale.

Con il trasferimento del 2018 dalla sede di Crema alla sede di Milano del Dipartimento di Informatica, il Living Networks Lab è diventato un gruppo di ricerca nel laboratorio dipartimentale BiSP (Biomedical Image and Signal Processing Lab) http://www.di.unimi.it/ecm/home/ricerca/laboratori/bisp-lab .

Attualmente le nostre ricerche sono volte all’identificazione ed alla differenziazione degli stati di coscienza attraverso la raccolta di segnali EEG e la loro successiva analisi con metodi sviluppati all'interno del gruppo.

Il primo metodo (sviluppato durante il Dottorato di ricerca della dr.ssa T. Rutigliano) ha utilizzato modelli multivariati autoregressivi (MVAR), in particolare la Directed Transfer Function (DTF, uno stimatore del flusso di informazioni reciproche tra strutture dipendente dalla frequenza del segnale) e la ADTF (Adaptive DTF) che consente di studiare anche le caratteristiche del segnale tempo-variante, catturandone le dinamiche temporali. Oltre a queste analisi di connettività, vengono considerate e impiegate tecniche di feature extraction.

L'obiettivo principale del lavoro è stato quello di valutare metodi e condurre analisi utili a distinguere gli stati coscienti da quelli non-coscienti e, allo stesso tempo, studiare la connettività cerebrale in risposta alla stimolazione elettrica in dati SEEG provenienti da 50 elettrodi intracranici. I segnali ci sono stati forniti dal gruppo del prof. Marcello Massimini (Dipartimento di Scienze Biomediche e Cliniche "L. Sacco").

Il secondo metodo, adottato attualmente in diverse varianti per numerose ricerche ed in fase di evoluzione, consiste in una procedura che valuta il comportamento dinamico dei segnali EEG durante diversi stati di coscienza. Il metodo si basa su una rete neurale artificiale auto-organizzante (ITSOM, Inductive Tracing SOM) che elabora i segnali identificando gli attrattori caotici generati nel tempo dai neuroni vincenti della ANN. Tali attrattori sono isomorfi agli attrattori delle serie temporali del segnale. Gli attrattori ANN vengono convertiti in stringhe binarie che identificano univocamente gli eventi dinamici del segnale. La prima fase della ricerca è stata svolta con l'apporto del Dottorato di ricerca della dott.ssa M. Musumeci.

Il metodo è usato per discriminare stati di coscienza provenienti da stimoli sensoriali organizzati (colori, figure, scritte, suoni). La ricerca ha consentito di identificare codici simili corrispondenti a stimoli sensoriali simili, e di quantificare il loro contenuto cognitivo attraverso la misura PHI di informazione integrata (IIT di Giulio Tononi).

Sulla base di questa esperienza e di altre pregresse in cui ho sperimentato lo studio degli attrattori caotici per l'analisi di segnali e dati, ho scritto una monografia che ne illustra i metodi matematici e computazionali e descrive altre applicazioni da me realizzate.

Nel 2021 abbiamo sviluppato una survey sulla piattaforma internazionale di EMOTIV per la raccolta e l'analisi di numerosi campioni di segnali EEG attraverso caschi EMOTIV EPOC+ durante la somministrazione di stimoli sensoriali studiati opportunamente per evidenziare differenti stati emotivi. La survey verrà rilasciata nella primavera 2022.

R. Pizzi, M. Musumeci, Coding Mental States from EEG Signals and Evaluating their Integrated Information Content : a Computational Intelligence Approach. Int. J. Circuits, Systems and Signal Processing, vol. 11, 2017, pp 464-470.

R. Pizzi, M. Musumeci, Artificial Neural Networks, Dynamical Systems and Self-Organization, Createspace Pub, 20 maggio 2017, ISBN-10: 1546598413.

R. Pizzi, M. Musumeci, Artificial Neural Network Codifies Sensory and Cognitive Events Identifying Chaotic Attractors in EEG Signals, International Journal of Signal Processing , vol. 2, 2017.

R. Pizzi (2008). Artificial mind. In: Reflexing interfaces : the complex coevolution of information technology ecosystems. p. 83-93, Hershey:Information science reference, ISBN: 9781599046273

Pizzi R., de Curtis M., Dickson C. (2003). Evidence of chaotic attractors in cortical fast oscillations tested by an Artificial Neural Network. In: Advances in Soft Computing. Milano, October 4-5, p. 11-22, HEIDELBERG:Springer Physica-Verlag, ISBN: 3790815446

Negli anni precedenti il gruppo si è occupato dello sviluppo di tecniche di acquisizione ed elaborazione di segnali provenienti da neuroni umani adesi ad array di microelettrodi (MEA), con l'obiettivo di approfondire i meccanismi neurofisiologici e le tecnologie dirette alla comprensione della neurofisiologia dell'apprendimento e delle funzioni cognitive superiori, portando contestualmente un contributo anche alla linea di ricerca che riguarda la creazione di biochip direttamente impiantabili, per la sostituzione di aree cerebrali lesionate o lo sviluppo di protesi bioniche intelligenti.

La ricerca è stata finanziata attraverso i fondi del Progetto Europeo MATEO-RFO Interreg FlashPOm: MULTIELECTRODE ARRAY OPTIMIZATION (Resp. Unità Operativa Unimi: Rita Pizzi) in collaborazione con l’Universidad Politecnica de Catalunya, con l’Istituto di Fisiologia Umana II dell’Università di Milano e di Tethis srl, ex spin-off del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano (Prof. P. Milani).

L'utilizzo di opportune architetture wetware, in sinergia con una Rete Neurale Artificiale in cascata, ha consentito di sviluppare un sistema ibrido robotico-biologico (il link presenta anche un filmato della creatura ibrida in azione) in grado di rispondere correttamente a percezioni simulate in forma di pattern digitali. Grazie al sistema di decodifica dei segnali da parte della Rete neurale Artificiale, il sistema umano-elettronico è in grado di ritenere ed utilizzare percezioni apprese in precedenza tramite una fase di learning.

Le cellule sono state fornite dallo SCRI (Stem Cells Research Institute) del DIBIT San Raffaele. Il sistema hardware/software è invece di pertinenza del nostro gruppo Living Networks Lab.

La ricerca (Dottorato di ricerca Dr. Giovanni Cino) è stata condotta anche in collaborazione con il Prof. Wolfgang Baer, grazie ad una convenzione-quadro con la Naval Postgraduate School, Monterey CA, e del prof. Gustav Bernroider (University of Salzburg), ed è proseguita in direzione della crescita in complessità della rete cellulare ed in prestazioni del sistema di decodifica neurale.

· R. Pizzi, D. Rossetti, G. Cino, D. Marino, A.L. Vescovi, W. Baer (2009). A cultured human neural network operates a robotic actuator. BIOSYSTEMS, vol. 95, p. 137-144, ISSN: 0303-2647, doi: 10.1016/j.biosystems.2008.09.006

· R.M.R. Pizzi, G. Cino, F. Gelain, D. Rossetti, A. Vescovi (2007). Learning in human neural networks on microelectrode arrays. BIOSYSTEMS, vol. 88, p. 1-15, ISSN: 0303-2647, doi: 10.1016/j.biosystems.2006.03.012

· Pizzi R., Rossetti D, Cino G, Marino D, Vescovi A (2006). A Hybrid creature Learns to Move. In: Proceedings of the 2006 WSEAS Int. Conf. on Cellular & Molecular Biology, Biophysics & Bioengineering. p. 123-127, ISBN: 960-8457-50-5, Vouliagmeni, Athens, Greece , July14-16 , 2006

· PIZZI R., D. ROSSETTI, G. CINO, D. MARINO AND A. L. VESCOVI (2006). A BIOLOGICAL NEURAL NETWORK DRIVES A ROBOTIC ACTUATOR. In: Sistemi intelligenti. Ancona, 26-29 settembre 2006

· PIZZI R., A. FANTASIA, F. GELAIN, D. ROSSETTI AND A. VESCOVI (2004). BEHAVIOR OF LIVING HUMAN NEURAL NETWORKS ON MICROELECTRODE ARRAY SUPPORT. In: Nanotechnology. Boston, 7-11 marzo 2004

· Pizzi R., Fantasia F., Rossetti D,. Cino G., Gelain F., Vescovi A. (2004). The hopfield and Kohonen Networks: an "in vivo" test. In: Biological and Srtificial Intelligence Environments. Vietri, 2004, p. 199-207, BERLIN:Springer, ISBN: 1-4020-3431-8.

Con l’obiettivo di consolidare l’ampia letteratura teorica che individua nei microtubuli neurali elementi interessanti per la neurofisiologia, la ricerca è proseguita con lo studio applicativo delle componenti microtubulari dei neuroni, su fondi del progetto PRIN 2009: Tubulin and homeobox genes: study of the biophysical behavior of microtubules by interaction with ligands. (Resp. Unità Operativa Unimi: Rita Pizzi ; Responsabile Prof. M . Ruggiero Univ. di Firenze).

La ricerca si è svolta in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano (Prof. Strini), il Dipartimento di Chimica Farmaceutica dell’Università di Pavia (Prof. M. Pregnolato) e il Dipartimento di Scienze dei Materiali dell’Università Milano Bicocca (Prof. F. Meinardi).

E’ stata effettuata una ricerca sulle proprietà biofisiche dei microtubuli, proteine chiave nella funzionalità cellulare e probabilmente nella comunicazione intracellulare, in particolare interneurale (Dottorato di Ricerca dott.ssa Silvia Fiorentini).

La ricerca si è svolta attraverso l’analisi computazionale, via analisi spettrale e valutazioni statistiche, dei segnali da esperimenti di birifrangenza, risonanza e superradianza su microtubuli in presenza di ligandi. I risultati hanno evidenziato valori statisticamente significativi relativamente a peculiari caratteristiche strutturali e funzionali di microtubuli e tubulina.

Contestualmente si è portata avanti la simulazione tridimensionale dei microtubuli in presenza di ligandi diversi e campi elettromagnetici attraverso studi di bioinformatica strutturale. Le analisi si avvalgono di tecniche di congiunte di simulazione biofisica e di clustering.

Inoltre è stata effettuata l’analisi del folding di tali proteine attraverso due tipi diversi di Reti Neurali Artificiali per la valutazione dell'organizzazione dinamica dei microtubuli.

· Pizzi R, Fiorentini S, Strini G, Pregnolato M (2012). Exploring structural and dynamical properties of microtubules by means of artificial neural networks. In: Complexity Science, Living Systems and Reflexing Interfaces: New Models and Perspectives. p. 78-91, New York:IGI Global, ISBN: 978-1-4666-2077-3

· R. Pizzi, G. Strini, S. Fiorentini, V. Pappalardo, M. Pregnolato (2011). Evidences of new biophysical properties of microtubules. In: Focus on artificial neural networks. p. 191-207, Hauppauge:Nova Science, ISBN: 9781613242858

· PIZZI R, S. FIORENTINI (2009). Artificial Neural Networks Identify the Dynamic Organization of Microtubules and Tubulin Subjected to Electromagnetic Field. In: Recent Advances in Applied Computer Science. Genova, 17-19 ottobre 2009, p. 103-106, ISBN: 978-960-474-127-4

La ricerca è poi proseguita approfondendo lo studio funzionale dei microtubuli in presenza di ligandi diversi, in particolare sostanze psicotrope, in modo da evidenziare la differenza di comportamento dei microtubuli in presenza o assenza di coscienza.

· R. Pizzi, T. Rutigliano, A. Ferrarotti, M. Pregnolato, Computational Prediction of Binding Affinity between Psychotropic Drugs and Neural Cytoskeleton Elements, 8th Int Conf on Applied Mathematics, Simulation and Modeling, Firenze 22-24 Nov 2014

· R. Pizzi, T. Rutigliano, A. Ferrarotti, M. Pregnolato, Computational Study on the Binding Affinity Between Microtubules and Consciousness-Altering Substances International Journal of Biology and Biomedical Engineering, ISSN: 1998-4510, Volume 9, 2015, Pages: 75-82

Nell’ambito della bioinformatica strutturale applicata al sistema nervoso centrale e delle valutazioni dei risultati attraverso tecniche di biofisica e clustering, un’altra ricerca ha trattato il tema della fisiologia dell’effetto placebo analizzando con metodi di statistica non lineare il docking fra proteine di membrana e ligandi provenienti dall’asse ghiandola pineale - sistema immunitario.

· R. Pizzi, T. Rutigliano, A. Ferrarotti, M Pregnolato, A computational simulation of the interaction between immune and neuroendocrine systems. Int. J. Biology and Biomedical Engineering, ISSN:1998-4510, Vol. 9, 2015, pp. 48-55.

· R. Pizzi, T. Rutigliano, P. Guadalupi , M. Pregnolato. Molecular Cooperation to Reinforce Immune Response during Carcinoma: a Structural Bioinformatics Analysis, 8th Int Conf on Applied Mathematics, Simulation and Modeling, Firenze 22-24 Nov 2014

Sempre attraverso l'analisi statistica del folding ho lavorato con il Prof. Sandro Fornili, Ordinario di Fisica del Dipartimento di Informatica, allo studio di promettenti peptidi antimicrobici.

· S.L. Fornili, R. Pizzi, D. Rebeccani (2010). Conformational Analysis of a Synthetic Antimicrobial Peptide in Water and Membrane-Mimicking Solvents: A Molecular Dynamics Simulation Study. INTERNATIONAL JOURNAL OF PEPTIDE RESEARCH AND THERAPEUTICS, vol. 16, p. 223-231, ISSN: 1573-3149, doi: 10.1007/s10989-010-9211-2

DATA MINING E INTELLIGENZA ARTIFICIALE APPLICATI ALLE NEUROSCIENZE E ALLA NEUROPSICOLOGIA

Questa serie di ricerche riguarda lo studio della coscienza come proprietà emergente da un’azione collettiva di correlati neurali.

Abbiamo effettuato analisi computazionali su dati sperimentali provenienti da culture di cellule neurali e microtubuli per ricercare eventuali evidenze delle teorie quantistiche della mente portate avanti da diversi scienziati a seguito dei lavori di R. Penrose (Prof. Emerito Un. of Oxford). La ricerca si è avvalsa della collaborazione con il prof. W. Baer (convenzione-quadro citata), di un Assegno di ricerca (Dr. A. Fantasia), di un finanziamento Azione Esplorativa Unimi 2004 (Resp. Prof. G. Degli Antoni, componente unità operativa: R.Pizzi), e di progetti d’esame del corso di dottorato di 20 ore (Reti Neurali Quantistiche, Docente R. Pizzi). Le indagini statistiche hanno portato a risultati significativi.

Anche in queste ricerche ho progettato l'aspetto metodologico biofisico, quantistico, elettronico, sperimentale, statistico e computazionale.

· R. Pizzi, D. Rossetti, Battery of Experiments and Signal Processing to Test the Existence of Quantum Properties at a Neural Level In: R. Pizzi, A Route to a Quantum Mind Falsifiable Theory: an Essay, Lulu ed. 2018, ISBN 978-0-244-67927-9.

· Baer W, Pizzi R (2009). THE CASE FOR BIOLOGICAL QUANTUM COMPUTER ELEMENTS. In: Proc. SPIE, Quantum Information and Computation. Orlando, April 13-17 2009, vol. 7342, p. 734204-734216

· Baer W., Pizzi R. (2008). THE SEARCH FOR BIOLOGICAL QUANTUM COMPUTER ELEMENTS. In: Proc Int Conf on Computational and Experimental Engineering. Honolulu, 18-20 March 2008

· R. Pizzi, D. Rossetti, G. Cino, A.L. Vescovi and W. Baer, NEURONS REACT TO ULTRAWEAK ELECTROMAGNETIC FIELDS, Abstract, Proc. Quantum Mind 2007, Salzburg 23-26 Luglio 2007

· PIZZI R., A. FANTASIA, F. GELAIN, D. ROSSETTI AND A. VESCOVI (2004). NON-LOCAL CORRELATIONS BETWEEN SEPARATED NEURAL NETWORKS. In: Quantum Information and Computation. Orlando FL, 12-16 aprile 2004

· PIZZI R, A. FANTASIA, F. GELAIN, D. ROSSETTI AND A. VESCOVI (2004). NON LOCALITY IN BIOLOGICAL SYSTEMS ? AN EXPERIMENTAL APPROACH. In: Coherence. Roma, 12-13 febbraio 2004

· PIZZI R., F. GELAIN, A. FANTASIA, D. ROSSETTI A. VESCOVI (2004). BIOLOGICAL NON-LOCALITY STIMULATED BY LASER. In: Proc. The Rank Prize Funds. Grasmere UK, 19-22 aprile 2004

Presso il Laboratorio del prof. M. Giammarchi (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Milano) è stato condotto uno studio applicativo volto a valutare statisticamente l’effetto della coscienza sul collasso della funzione d’onda, come previsto l’interpretazione classica (di Copenhagen) della meccanica quantistica.

A seguito dell’ampia letteratura esistente sulle caratteristiche peculiari della retina umana, è stato riprodotto l’esperimento della doppia fenditura a singolo fotone utilizzando come sensore sia un fotomoltiplicatore che il solo occhio umano, che è in grado di distinguere la luce prodotta anche da meno di 7 fotoni (Dottorato di Ricerca dott. S. Siccardi).

Un algoritmo computazionale ha permesso di valutare statisticamente la probabilità che, in condizioni di luce controllate, l’occhio potesse percepire il collasso del fotone in forma di corpuscolo e di confrontare tale probabilità con quella effettivamente verificata nel corso dell’esperimento. In questo esperimento ho progettato l'aspetto metodologico biofisico, quantistico, elettronico, sperimentale, statistico e computazionale. La ricerca è pubblicata su PloS One.

· Siccardi S, Pizzi R, Benenti G (2012). Entanglement Computation in Atoms and Molecules. INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTER APPLICATIONS, vol. 60(1), ISSN: 0975-8887

· G. Strini, R. Pizzi (2009). A proposal to measure the Rabi oscillations in the retinal rod cells. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. D, ATOMIC, MOLECULAR AND OPTICAL PHYSICS, vol. 54, p. 723-728, ISSN: 1434-6060, doi: 10.1140/epjd/e2009-00207-5

Grazie alla convenzione-quadro (Responsabile Unimi dr.ssa R. Pizzi) che ha consentito la collaborazione con gli psicoterapeuti dell’ASCREU di Crema (successivamente confluita nella Società Scientifica SIMP, Società Italiana Medicina Psicosomatica), fin dal 2002 è stata avviata una ricerca per il potenziamento multimediale dell’ipnosi clinica, utilizzata per il supporto all’apprendimento, alla riabilitazione ed in generale alle terapie.

La collaborazione continua con lo sviluppo di metodi sperimentali e l'analisi dei dati raccolti.

S. Cagiada, R. Pizzi, Autoipnosi: strumento per il mantenimento dell'omeostasi per la prevenzione della malattia attraverso l'attivazione delle risorse interiori. DOI:10.3280/IPN2020-002002. pp.25-36. In IPNOSI - ISSN:1971-0461 vol. 2020 (2)

· R. Pizzi, Presentazione. Manuale pratico di Ipnosi Clinica e Autoipnosi, Luisa Merati and R. Ercolani Eds., 2015 EDRA edizioni.

· S. Cagiada, R. Pizzi. Informatica e Ipnosi, Abstract, Proc. XXIV Cong Naz SIMP, Vicenza 11-12 ottobre 2013, pp.46-47

Nel 2021 è stata portata avanti una ricerca in cui i pazienti hanno indossato sensori GSR (Galvanic Skin Response e e HRV (Heart Rate Variability) durante le sessioni di psicoterapia, allo scopo di rilevare differenze significative nei segnali prima e dopo specifiche tecniche somministrate dallo psicoterapeuta. La raccolta dati è conclusa ed è in corso l'analisi dei segnali.

L'analisi viene effettuata attraverso un metodo basato su reti neurali artificiali da me sviluppato in precedenza in ricerche nel campo Brain Computer Interaction :

Il principio guida della collaborazione con SIMP è stata la sperimentazione di diverse tecniche di ipnosi multimediale. Questa è stata testata in primo luogo su gruppi di pazienti con disabilità cognitiva, per potenziare l’apprendimento, sia su pazienti affetti da disabilità motoria. Le nostre valutazioni statistiche hanno dato esito positivo incoraggiando a proseguire con la metodica proposta.

· Cagiada S., Canidio L., Pizzi R. (2007). Sperimentazione sull'apprendimento in ipnosi, memorizzazione e ritenzione ricolta a soggetti che presentano una disabilità medio-lieve, con tecnica multimediale. RIVISTA ITALIANA DI IPNOSI CLINICA E SPERIMENTALE, p. 107-110, ISSN: 0394-5723

· Cagiada S., Canidio L., Pizzi R. (2006). Sperimentazione sull'apprendimento in ipnosi, memorizzazione e ritenzione, rivolta a soggetti che presentano una disabilità medio-lieve, con tecnica multimediale. In: La neuropsicologia italiana, in Europa e nel Mondo. Lecce , 11-12 novembre 2006, p. 93-100

Un sistema di ipnosi multimediale dedicato alla riabilitazione motoria è stato sviluppato utilizzando un software che propone un sistema di filmati concorrenti, creati con l’ausilio di un fisioterapista, che si alternano durante la sessione ipnotica audio-video.

La sperimentazione clinica di questo software si é svolta presso l’Ospedale Maggiore di Crema, che ha arruolato una batteria di soggetti colpiti da ictus. Al termine del trial, in cui l’ipnosi multimediale è stata usata nella riabilitazione dei soggetti, è stata svolta un’analisi dei dati per stabilire se nel gruppo dei pazienti trattato con l’ipnosi multimediale esista un miglioramento motorio rispetto al gruppo di controllo.

L’analisi statistica ha evidenziato un progresso statisticamente significativo dei pazienti riabilitati con il supporto dell’ipnosi multimediale potenziata.

· Cagiada S, Canidio L, Pizzi R. A support to neuromotor rehabilitation based on multimedia enhanced hypnosis. Int J of Computer Applications, vol. 56, No.7, Oct. 2012, pp. 35-38, ISSN: 0975-8887

· Cagiada S, Canidio L, Pizzi R, Gennuso M, Farina S (2012). Uno studio sull'ipnosi potenziata con tecnica mltimediale in supporto alla riabilitazione. Rivista Medica Itliana di Psicoterapia ed Ipnosi, vol. 2, p. 227-235, ISSN: 1120-2750

· S. Cagiada, L. Canidio, R. Pizzi (2008). Sperimentazione sull'ipnosi potenziata con tecnica multimediale in supporto all'apprendimento ed alla riabilitazione motoria. RIVISTA MEDICA ITALIANA DI PSICOTERAPIA ED IPNOSI, ISSN: 1120-2750.

Un’altra ricerca che si basa su questa metodica è stata affrontata in collaborazione con il MIPS Lab del Dipartimento di Informatica (http://mips.di.unimi.it/) relativamente all’effetto delle alterazioni di coscienza sulla percezione della dinamica di luminosità, sulla acuità stereo e sulla scelta dei colori. L’alterazione di coscienza è stata prodotta attraverso trance ipnotica ottenuta con tecnica multimediale. Il trial ha reclutato un gruppo di persone di età diversa, ed i test sulla percezione di colori, livelli di grigio e visione stereoscopica sono state svolte in assenza e in presenza di trance ipnotica. L’indagine statistica ha dato risultati significativi su diversi dei test proposti.

· S. Cagiada, R. Pizzi, A. Rizzi, S. Sarioli, Effetto della trance ipnotica sulla percezione della dinamica di luminosità, sulla acuità stereo e sulla scelta dei colori, IPNOSI - Rivista Italiana di Ipnosi clinica e sperimentale, Franco Angeli 1/2016, pp. 25-34. ISSN 1971-0461, ISSNe 1972-4985 DOI: 10.3280/IPN2016-001003.

· S. Cagiada, R. Pizzi, A. Rizzi, S. Sarioli, Experimentation: effects of consciousness alteration on the perception of colors and gray levels and on stereoscopic vision, Oral presentation and Abstract, XIV European Congress of Psychology, Milan July 7-10, Micol Tummino, Martina Bollati, Martina Widmann Eds, 2015 Innexta Milano, ISBN 9788898116225.

All'inizio della pandemia COVID (2020) è stata sviluppata la piattaforma TELEPSY-COVID19

da me progettata come sportello telematico di ascolto e sostegno per gli operatori sanitari e la cittadinanza colpiti dalla pandemia da parte degli psicoterapeuti SIMP (SIMP for Italy).

I terapeuti di SIMP sono stati preparati con un corso apposito per la gestione psicologica dell'epidemia attraverso un protocollo elaborato per la IAGP ( Int. Ass. Group Psychoterapy), dal Professor Greg Crosby, psicoterapeuta di fama internazionale, validato nell’esperienza dell’epidemia in Cina e adottato in altre nazioni. Il protocollo è stato riformulato per la realtà italiana e riproposto dalla piattaforma online ai terapeuti durante le videochiamate, permettendo il contestuale inserimento dei dati.

Il database così costituito è interrogabile via query e fornisce dati strutturati sui quali vengono impostate le analisi statistiche. Questa fase è appena iniziata e fornirà materiale per vari studi, in collaborazione con i terapeuti, ciascuno dei quali è interessato a progetti diversi di elaborazione dei dati.

Descrizione dell'iniziativa ed analisi statistica dei dati raccolti costituiscono una pubblicazione in corso di revisione su Acta Psychologica (Elsevier).

La ricerca di metodi per la prevenzione della morte cardiologica improvvisa è una delle sfide della medicina moderna.

Una collaborazione continuativa dal 2002 al 2016 con il Reparto di Cardiologia dell’Ospedale Maggiore di Crema (Primario Dott. G. Inama) ha portato a numerose ricerche nel campo dell’analisi dei tracciati ECG di pazienti a rischio di morte improvvisa. I cardiologi sono interessati alla possibilità di utilizzare metodiche non invasive per la prognosi delle patologie cardiache a scopo preventivo, ed una strada rivelatasi percorribile è quella dell’analisi dinamica non lineare.

· PIZZI R., G. INAMA, O. DURIN, C. PEDRINAZZI (2006). NON-LINEAR ANALYSIS OF ECG SIGNALS AS A METHOD FOR THE PROGNOSIS OF LETAL TACHYARRHYTHMIAS. In: Information and Communication Technologies. Cairo, 10-12 dicembre 2006

· G. INAMA, PIZZI R., O. DURIN (2006). NON-LINEAR ANALYSIS AS A NON-INVASIVE PREDICTIVE TOOL OF MAJOR VENTRICULAR ARRHYTHMIA. In: Arrhythmia and Cardiac stimulation. Cernobbio, 31 marzo 2006

· PIZZI R., O. DURIN, V. ZITUN, C. PATRINI, G. INAMA (2005). ANALISI NON LINEARE COME STRUMENTO PREDITTIVO NON INVASIVO DELLE ARITMIE VENTRICOLARI. In: Aritmologia. Firenze, 1-4 giugno 2005

· G. INAMA, PIZZI R, A. BUSSI, M. PANZERI, O. DURIN (2004). VALUTAZIONE PROGNOSTICA DI PAZIENTI ARITMICI ATTRAVERSO TECNICHE DI ANALISI CAOTICA. In: Aritmologia. Firenze, 22-26 maggio 2004

L’utilizzo congiunto di analisi caotica e di reti neurali ha permesso di evidenziare la possibilità di classificare gli ECG a rischio in modo automatico, veloce, non invasivo e a basso costo. Il lavoro di ricerca vorrebbe portare ad uno strumento affidabile, che possa sostituire pienamente nella pratica clinica le tecniche costose ed invasive finora utilizzate in cardiologia.

La ricerca è stata supportata da due Progetti Regionali finanziati dalla Regione Lombardia. Il primo è stato il Progetto ricerca indipendente Regione Lombardia 2007 (Responsabile del progetto: dott. G. Inama Ospedale Maggiore di Crema. Responsabile Unimi: R. Pizzi) Titolo: STRATIFICAZIONE DEL RISCHIO DI MORTE IMPROVVISA IN SOGGETTI CON ARITMIE VENTRICOLARI A RISCHIO, UTILIZZANDO TECNICHE DI ANALISI NON LINEARE DI SEGNALI ELETTROCARDIOGRAFICI.

· R. Pizzi, G. Inama, O. Durin, C. Pedrinazzi (2008). Non-invasive assessment of risk for severe tachyarrhythmias by means of non-linear analysis techniques. CHAOS AND COMPLEXITY LETTERS, vol. 3, p. 229-250, ISSN: 1556-3995

· O. Durin, C. Pedrinazzi, G. Donato, R. Pizzi, G. Inama (2008). Usefulness of nonlinear analysis of ECG signals for prediction of inducibility of sustained ventricular tachycardia by programmed ventricular stimulation in patients with complex spontaneous ventricular arrhythmias. ANNALS OF NONINVASIVE ELECTROCARDIOLOGY, vol. 13, p. 219-227, ISSN: 1082-720X, doi: 10.1111/j.1542-474X.2008.00224.x

· G. Inama, C. Pedrinazzi, O. Durin, M. Nanetti, Pizzi R (2008). MICROVOLT T-WAVE ALTERNANS FOR RISK STRATIFICATION IN ATHLETES WITH VENTRICULAR ARRHYTHMIAS: CORRELATION WITH PROGRAMMED VENTRICULAR STIMULATION,. ANNALS OF NONINVASIVE ELECTROCARDIOLOGY, vol. 13(1), p. 14-21, ISSN: 1082-720X

· Pizzi R., Inama G., Durin O., Pedrinazzi C. (2008). L'analisi non lineare di tracciati elettrocardiografici come strumento predittivo non invesivo di aritmie ventricolari maggiori. GIORNALE ITALIANO DI CARDIOLOGIA, vol. 9, p. 40S-46S, ISSN: 1827-6806

Un successivo progetto finanziato (Progetto ricerca indipendente Regione Lombardia 2009 –(Responsabile del progetto: dott. G. Inama Ospedale Maggiore di Crema. Responsabile Unimi: R. Pizzi) Titolo: STUDIO DELLE MODIFICAZIONI CARDIOVASCOLARI E STRATIFICAZIONE DEL RISCHIO ARITMICO NEGLI ATLETI COMPETITIVI GIOVANI E NEI MASTER) ha previsto l’arruolamento di 60 nuovi soggetti, scelti questa volta fra atleti competitivi giovani e “master”. Sulla raccolta di dati, segnali ed immagini sono stati applicati metodi di analisi nel dominio del tempo, delle frequenze e misti (joint time-frequency analysis (JTFA)), sviluppati in Matlab, e specifiche analisi non lineari in aggiunta a quelle precedentemente adottate. I risultati di tutte le analisi sono stati raccolti in un sistema tabulare che, grazie all’applicazione di tecniche di data mining (in particolare classificazione non lineare classica e con reti neurali) permetteranno di stratificare i gruppi di pazienti correlandoli con particolari insiemi di parametri.

· R. Pizzi, S. Siccardi, C, Pedrinazzi, O. Durin and G. Inama, Non-linear data mining methods to assess the impact of physical training on the cardiovascular system of subjects from different age groups International Journal of Biology and Biomedical Engineering, ISSN: 1998-4510, Volume 9, 2015, Pages: 1-13

· R.Pizzi , S. Siccardi , C. Pedrinazzi , O.Durin and G. Inama, Cardiovascular Modifications and Stratification of the Arrhythmic Risk in Young and Master Athletes, American Journal of Biomedical Engineering Vol.4, No.3, 2014

· R. Pizzi. S. Siccardi, C. Pedrinazzi, O. Durin, G. Inama. Data Mining methods for the stratification of the arrhythmic risk in young and master athletes, 3^rd Int Conf on Circuits Systems Communications Computers and Applications, Firenze 22-24 Nov 2014.

Una convenzione-quadro fra Dipartimento di Informatica ed Ospedale Maggiore di Crema è in vigore dall’anno 1999 con numerosi rinnovi (Responsabile scientifico Dr. R. Pizzi dal 2002).

Nell’ambito della convenzione è attiva una collaborazione per l’implementazione di studi di fattibilità e di applicativi utili alla realizzazione del Progetto Regionale SISS, per il quale l’Ospedale Maggiore di Crema è centro pilota. Un sito dedicato raccoglie alcune delle esperienze e dei prodotti realizzati.

L’attività di collaborazione con l’Ospedale procede grazie a una serie di progetti d’esame e tesi di laurea di studenti afferenti al Dipartimento di Tecnologie dell’Informazione ed all’interazione con il Comitato Scientifico dell’Ospedale Maggiore di Crema, di cui dal 2007 sono membro effettivo, e dal 2008 Presidente.

Segnalo inoltre che nel 2018 ho collaborato con il dr. R. Peroncini (Dipartimento di Scienze Politche Università di Genova) allo studio dell'applicabilità dell'analisi dei dati al processo penale, in particolare al crimine politico-economico, contraddistinto dall'enorme mole di dati finanziari e di documenti che vengono raccolti e per questo sfuggono alla valutazione. Dopo aver progettato e realizzato con alcuni studenti un'analisi statistica su un database relativo al processo Gruppo CARIGE, ho scritto insieme al dr. Peroncini un articolo metodologico ad approccio sistemico sull'utilizzo delle tecniche di Data Mining e di Knowledge Discovery in Databases nella Crime Economics:

· R. Peroncini, R. Pizzi. Values for Some. How Does Criminal Network Undermine the Political System: a Data Mining Perspective. In: G. Minati et al. (Eds.), Systemics of Incompleteness and Quasi-Systems, pp 267-282, Springer Nature 2019.

Nell’anno accademico 2002-2003 ho tenuto il Corso di Dottorato in Reti Neurali Quantistiche (20 ore frontali), consistente nell’analisi di metodi di potenziamento delle performance di modelli di Reti Neurali Artiificiali attraverso l’adozione di un paradigma simil-quantistico.

Nell’anno accademico 2017-2018 ho tenuto il Corso di Dottorato in Health Informatics (Docente: Dr.ssa R. Pizzi), consistente in 10 ore frontali e successivo tirocinio presso l’Istituto Nazionale Neurologico C. Besta, nell’ambito del quale gli studenti hanno sviluppato il loro progetto d’esame. Il tirocinio si è svolto presso i reparti di Radioterapia e Elettrofisiologia.

Nell’anno accademico 2019-2020 ho tenuto il Corso di Dottorato in Bionics and Computational Intelligence (Docente: Dr.ssa R. Pizzi, 10 ore frontali, consistente nell'analisi di applicazioni e algoritmi utilizzati nell’ambito delle interfacce intelligenti uomo-macchina.

Parallelamente all’attività nell’ambito dell’intelligenza computazionale porto avanti anche attività nell’ambito della Terza Missione. Sono attiva nel campo delle applicazioni informatiche alla cooperazione ed alla sostenibilità attraverso una serie di progetti finanziati (Telemedicina per l’Africa, teleconsulto e teledidattica per Paesi emergenti, piattaforme ICT per la diffusione della mobilità sostenibile e per l’utilizzo solidale e sostenibile di spazi aperti pubblici).

In sostegno alle mie attività di Terza Missione sono membro del Comitato Proponente del Centro di Ricerca Coordinata SHuS - Sostenibilità e Human Security dell’Università degli Studi di Milano http://www.shus.unimi.it/ .

Nel periodo dell'emergenza COVID-19 ho realizzato la piattaforma TELEPSY-COVID19 https://www.telepsy-covid19.it/, sportello telematico di ascolto e di sostegno per agli operatori sanitari e la cittadinanza. Il servizio è gratuito ed i costi di sviluppo e di gestione della piattaforma sono stati sostenuti pro bono da quattro società private.

Contestualmente sto seguendo l'inserimento di software di contact tracing all'interno degli ospedali. Una sperimentazione è in corso presso gli ospedali dell'Università degli Studi di Milano Santi Paolo e Carlo, centri COVID-19. A breve sarà disponibile anche un sistema di telecamere con funzione di rilevamento temperatura e riconoscimento facciale per controllo accessi e tracciamento tramite beacon. Se la sperimentazione diventerà un utilizzo definitivo, sarò coinvolta nell'analisi dei dati depositati sul server aziendale.

Altri progetti di ricerca finanziati connessi all’attività di Terza Missione sono i seguenti:

· Comune di Milano (Responsabile del progetto: R. Pizzi), Progetto “Milano per la lotta alla fame, alla malnutrizione e alle malattie connesse”, PIATTAFORMA TELEMATICA MULTIMEDIALE PER IL SUPPORTO AGLI OPERATORI SANITARI DELLO SWAZILAND NELLA LOTTA ALLE PATOLOGIE DA MALNUTRIZIONE (2010-2015).

Nell’ambito del progetto, portato avanti in collaborazione con il Dipartimento di Scienze Biomediche Ospedale Sacco dell’Università di Milano (Prof. M. Galli), è stata sviluppata una piattaforma di telemedicina e teleconsulto per i centri medici dello Swaziland.

Sulla stessa linea di ricerca, in convenzione-quadro dal 2018 con OCCAM (United Nations-affiliated Observatory on Digital Communication) è stata realizzata una piattaforma a scopo di supporto remoto agli operatori agrizootecnici di zone del Sud del mondo. La piattaforma World Food Security e-Center è stata presentata al XVII Infopoverty World Conference, New York Palazzo delle Nazioni Unite (al link la registrazione), in teleconferenza dalla sede di rappresentanza del Parlamento Europeo a Milano.

· R. Pizzi, L. Oreni, A Blockchain Platform for the Supportive Exchange of Data, Goods and Services. International Journal of Computer Applications Volume 182 – No. 9, August 2018.

· R. Pizzi, L. Oreni. S. Grassi, A.L. Ridolfo, S. Rusconi, M. Galli. Telemedicine for Africa: Remote Consulting to Support the Fight against HIV/AIDS in Swaziland, pp. 62-67, 3^rd Int Conf on Circuits Systems Communications Computers and Applications, Firenze 22-24 Nov 2014

· R. Pizzi, L. Oreni, S. Grassi, A. L. Ridolfo, S. Rusconi, F. Croce, M. Galli, Telemedicine for Africa: collaborative action between Italy and Swaziland against HIV infection. International Journal of Biology and Biomedical Engineering, ISSN: 1998-4510, Volume 9, 2015, Pages: 90-97

· Progetto Smart Living di Regione Lombardia, Integrated Shared ChArge points for Smart buildings - INCASe (Responsabile Unimi: R. Pizzi - Resp. Progetto Route 220 srl). In fase di rendicontazione.

In questo progetto è stato sviluppato un sistema IoT per la diffusione della mobilità elettrica attraverso una rete solidale di punti di ricarica messi a disposizione dai cittadini. Il progetto discende dall’Open Project People Have the Power ( www.peoplehavethepower.net ) di cui sono responsabile e si avvale della collaborazione con il Dipartimento Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito del Politecnico di Milano e di due aziende lombarde attive nel campo della mobilità sostenibile.

L'Università degli Studi di Milano ha promosso la realizzazione di un punto di ricarica con le specifiche proprie del progetto a disposizione di studenti e lavoratori dell'Ateneo, in particolare dell'Area di Città Studi, che è stato installato davanti al Dipartimento di Bioscienze. Il punto di ricarica è stato inaugurato il 7 giugno 2019 ed è inserito nella piattaforma geolocalizzata a disposizione dei cittadini per la ricerca o l'inserimento di punti di ricarica elettrici della rete solidale concepita dal progetto: https://sites.unimi.it/INCASe/ .

· R. Pizzi, A. Merletti De Palo, Co-Creazione Partecipativa e Sostenibilità Urbana: Il Ruolo della Cooperazione nell’era dell’ICT. In: C. Fiamingo, V. Bini, A. Dal Borgo (Eds.), Città Sostenibili, Altravista, Broni Dic 2018.

§ PROGETTO EU PROJECT ERA-NET Cofund Smart Urban Futures: C3PLACES - using ICT for Co-Creation of inclusive public Places (Resp. Unimi: R. Pizzi - Resp. del progetto: Prof. C. Smaniotto Costa. U. Lusofona Lisboa). 2017-2021..

Questo progetto ( https://c3places.eu/ ) prevede lo studio di strumenti ICT per migliorare la qualità della vita negli spazi aperti urbani. Il compito del Dipartimento di Informatica è quello di implementare una piattaforma per la condivisione e l’elaborazione dei dati che perverranno dai sistemi ICT distribuiti sul terroritorio, e di sperimentare un caso di studio in Milano si avvarrà di strumenti IoT disseminati su uno spazio aperto pubblico nella città di Milano. Abbiamo a questo scopo avviato una collaborazione con il progetto interuniversitario Unimi-Polimi Campus Sostenibile http://www.campus-sostenibile.polimi.it/ e con la Rete Civica di Milano http://www.retecivica.milano.it/ .

Come partner italiano ho realizzato una piattaforma social che permette di partecipare attivamente alle community che si creano intorno a punti di interesse, attraverso codici QR riportati sul posto, dai quali si ha accesso ad informazioni ed alla piattaforma: https://sites.unimi.it/socialcampus/ è la piattaforma, dedicata all'area di Città Studi (Università degli Studi di Milano) come caso di studio.

· R. Pizzi, ICT-Based Participatory Co-Creation of Urban Sustainability. International Journal of Computer Applications (0975 – 8887) Vol. 182, No. 30, Dec 2018

C. Smaniotto Costa, J. Solipa Batista, I. Almeida, M. Menezes, A. Skarzauskienė, M. Mačiulienė, D. Botteldooren, T. van Renterghem, R. Pizzi, P. Ceravolo, I. Šuklje Erjavec, V. Zlender, B. Goličnik Marušić (2021). Using ICT for Co-Creation of Inclusive Public Places. C3Places Project.Lisbon: Lusófona University Press. ISBN 978-989-757-154-1.

Un sistema per l’abilitazione di comandi al computer guidati dall’elaborazione di semplici segnali rilevati (GSR, Heart rate, Skin Resistance, Pletismogramme) è stato realizzato per i piccoli pazienti tetraplegici della Divisione di Neurologia dello Sviluppo. Il sistema elabora e decodifica con una speciale rete neurale artificiale le variazioni di questi parametri, rilevati da un sensore, in funzione dello stato mentale del paziente, in modo da riuscire a guidare il cursore del computer o semplici dispositivi hardware. Un’interfaccia grafica connessa alla rete neurale consente di attivare una serie di funzioni: allarme, dispositivo acceso/spento, risposta SI/NO/FORSE , word processor a scansione. I bambini hanno appreso velocemente ad interagire con il computer, usandolo per giocare o per comunicare.

Il lavoro è stato descritto su Focus magazine N.73 15/11/1998, e in un servizio di MediaMente RAI 3 TV, prima visione: 20/4/1999, ultima visione: 10/9/2004.

In collaborazione con il Laboratorio Fisiologia dei Sistemi Corticali dell’Istituto C. Besta ho realizzato l’analisi di segnali provenienti da microelettrodi impiantati in siti diversi di corteccia di cavia attivata farmacologicamente. L’analisi si avvale sia di tecniche classiche (correlazione lineare, analisi delle serie temporali, analisi spettrale), sia di tecniche matematiche non lineari avanzate (Recurrent Quantification Analysis, Dimensione di correlazione frattale, parametro di Hurst), sia di una rete neurale di architettura appositamente studiata, per evidenziare la presenza di correlazioni rilevanti fra segnali provenienti da siti distanti, con l’intento di testare l’ipotesi che tali segnali si integrino a piu’ alto livello a formare un unico flusso percettivo (binding). Lo studio ha evidenziato la presenza di un’organizzazione caotica nell’insieme dei segnali, che aumenta notevolmente dopo la somministrazione di uno stimolo, dando significativa consistenza all’ipotesi citata.

Ho sviluppato un sistema neurale per la valutazione prognostica di pazienti affetti da Sclerosi Multipla, valutando l’apporto contemporaneo di piu’ di 50 variabili. I risultati della rete sono stati confrontati con quelli ottenuti con tecniche statistiche diverse (cluster analysis, componenti principali, analisi discriminante non lineare), e la rete ha mostrato prestazioni nettamente migliori. Poiche’ il sistema e’ stato dotato di un’interfaccia grafica che consente l’inserimento di un qualsiasi database, è possibile utilizzarlo anche con dati relativi ad altri studi.

Un altro progetto ultimato presso l’Istituto C. Besta e’ l'utilizzo della tecnologia neurale per la segmentazione in linea di immagini diagnostiche nell’ambito di un sistema di simulazione tridimensionale a scopo neurochirurgico. L’ architettura utilizzata si basa su una rete neurale innovativa autoorganizzante dotata di capacita’ induttive. Tale modello consente di evidenziare automaticamente caratteristiche particolari del segnale, ed e’ stato utilizzato sia per distinguere sostanza bianca da sostanza grigia che per evidenziare le lesioni da trattare chirurgicamente.

TEORIA DEI SISTEMI DINAMICI NEURALI CON APPLICAZIONE ALLE TELECOMUNICAZIONI -DOTTORATO DI RICERCA IN INGEGNERIA ELETTRONICA ED INFORMATICA - Universita' degli Studi di Pavia 1993 - 1997.

Il lavoro e' stato svolto presso il Laboratorio di Comunicazioni del Dipartimento di Elettronica, che si occupa dello sviluppo di sistemi per il riconoscimento e l’elaborazione di immagini e di segnali .

Argomento delle ricerche di dottorato e' stato lo studio e l'applicazione dei sistemi neurali artificiali nel campo dell'elaborazione di segnali digitali. Nel corso del lavoro di tesi e’ stata esplorata la teoria relativa al comportamento dinamico delle reti neurali artificiali, e sono stati sviluppati sistemi neurali dinamici in sostituzione di architetture adattive tradizionali nel riconoscimento di segnali. E’ stato implementato un sistema innovativo di riconoscimento induttivo basato su reti neurali autoorganizzanti. I risultati ottenuti mostrano un'adattabilita' delle reti neurali a segnali fortemente disturbati che si e' mostrata in molti casi superiore a quella dei sistemi classici.

PROGETTO EDMUS PER LA SCLEROSI MULTIPLA- Istituto Tecnologie Biomediche Avanzate, CNR Milano e Ospedale S. Raffaele – Segrate.

In collaborazione con la Cattedra di Neurologia dell'Universita' di Milano (Ospedale S. Raffaele) ho progettato un sistema che trae dal database clinico dei pazienti i dati necessari per la classificazione automatica e l'indicazione prognostica dei casi presenti nel data base. Ha sviluppato allo scopo una rete neurale counterpropagation che compie una previsione sugli esiti della patologia a partire da un insieme di variabili in ingresso. In attesa dell'inserimento dei dati necessari nel database sviluppato, la rete e' attualmente applicata ad altri insiemi di dati con percentuali di successo prognostico superiori al 90%.

RETE NEURALE PER LA PREVISIONE DI MORTALITA' DI PAZIENTI CARDIOCHIRURGICI - Istituto Tecnologie Biomediche Avanzate, CNR Milano 1995.

Parallelamente allo studio delle reti sopra descritte ho approfondito lo studio delle reti neurali non supervisionate come strumenti di classificazione, sviluppando in particolare una rete di Kohonen ed una rete counterpropagation che consentono una prognosi accurata dei pazienti sottoposti a shunt sistemico-polmonare (dati della Divisione di Cardiochirurgia degli Ospedali Riuniti di Bergamo).

ANALISI DI DATI PER LA DIAGNOSI DI DISTURBI NEUROLOGICI DELL’INFANZIA - Istituto Tecnologie Biomediche Avanzate, CNR Milano,1995 .

In collaborazione con lo IRCCS La Nostra Famiglia di Bosisio Parini ho sviluppato un sistema neurale di previsione di ritardo mentale per pazienti in eta' pediatrica. Sono state applicate anche tecniche di analisi multivariata standard e di intelligenza artificiale simbolica in modo da confrontarne i risultati con quelli ottenuti dalla rete neurale. E’ stato possibile isolare alcune variabili determinanti allo scopo di effettuare test psicologici piu’ congrui ed efficaci alla diagnosi dei disturbi studiati.

RETE NEURALE PER LA DETERMINAZIONE DI MODELLI BIOMEDICI - Istituto Tecnologie Biomediche Avanzate, CNR Milano,1994-95.

Il progetto e' consistito nello sviluppo di due reti neurali per la stima dei parametri di un modello.

Le reti, scritte nel linguaggio statistico-matematico S-PLUS, sono macchine di Boltzmann modificate che utilizzano una procedura di simulated annealing per la minimizzazione della funzione di costo. I modelli sono stati testati su dati epidemiologici riguardanti pazienti HIV-positivi in terapia con AZT.

ANALISI ESPLORATIVA DEI DATI - Istituto Tecnologie Biomediche Avanzate, CNR Milano.

Nel 1993 ho portato avanti una ricerca teorica sull’utilizzo delle tecniche di KDD (Knowledge Discovery in Data Bases) per l’analisi automatica e la ricerca di regolarita’ qualitative e quantitative su vasti data base. Il progetto,tuttora in corso, consiste nello sviluppo modulare di un sistema integrato che utilizza varie tecniche di statistica (cluster analysis, analisi fattoriale, metodo delle componenti principali, modelli logistici), machine learning, e reti neuronali per l’analisi esplorativa dei dati a disposizione dell’Istituto.

FLUIDODINAMICA DEL SISTEMA CIRCOLATORIO - Dipartimento di Scienze della Informazione Universita' di Milano e Centro di Fisiopatologia dello Shock - UCSC Roma

Nel 1992 ho approfondito i fondamenti fisici della dinamica dei fluido non newtoniani e le applicazioni di tale teoria al sistema circolatorio ed in particolare al problema dell'ischemia arteriosa. Dallo studio e' emersa l'esigenza di portare avanti una analisi comparativa fra il metodo di indagine basato sul formalismo matematico ed un metodo alternativo basato su automi cellulari, utilizzando poi una tecnica di ricerca mista che si avvalga di ambedue i metodi.

PROCEDURA A CATENE MARKOVIANE E RETI DI PETRI PER LA VALUTAZIONE PROGNOSTICA - Dipartimento di Scienze della Informazione e Istituto di Chirurgia d'Urgenza - Universita' di Milano

L'intento di elaborare uno strumento intelligente che superi i limiti dei Sistemi Esperti (in grado di gestire solo conoscenza precodificata) e' stato affrontato su due fronti: da una parte, con la collaborazione con il centro di ricerca del Maryland Institute for Emergency Medical Services Systems di Baltimore, ha studiato un algoritmo statistico originale che a partire dai dati determina la probabilita' per il paziente critico di evolvere da uno stato fisiopatologico al successivo. Dall'altra parte, ha implementato una procedura di previsione che attraverso la riscrittura degli stati fisiopatologici in termini di catene markoviane prima, e di reti di Petri poi, permette di predire l'evoluzione del paziente in base ai suoi parametri correnti e di definire quali particolari insiemi di parametri costituiscono una condizione irreversibile per il paziente che ne presenti i valori.

In tal modo il sistema costituisce uno strumento di supporto alla decisione che non estrae conoscenza precodificata, ma anzi crea nuova conoscenza sulle patologie in esame.

STAZIONE DI LAVORO MULTIMEDIALE INTEGRATA A SCOPO CLINICO ED EPIDEMIOLOGICO - Dipartimento di Scienze della Informazione e Consiglio Nazionale Ricerche - Milano 1989

Ho collaborato alla creazione di una stazione di lavoro integrata che rende possibile la gestione intelligente di basi di dati grazie all'assemblaggio di una serie di tools: linguaggio ibrido MUMPS-PROLOG, sue applicazioni di Intelligenza Artificiale basata sui dati, pacchetto statistico, lettore di CD-ROM, ed infine rete semantica di conoscenza tratta dalla letteratura medica contenuta dalla CD-ROM. Tutti i tools sono accessibili e manipolabili per via ipertestuale.

ALGORITMO DI CLUSTERING CONCETTUALE - Consiglio Nazionale Ricerche - Milano - 1988-89

Collaborazione con l'Istituto Tecnologie Biomediche Avanzate del Consiglio Nazionale Ricerche, nell’ambito della statistica multivariata e delle connessioni fra Intelligenza Artificiale ed analisi dei dati.

Inoltre ho sviluppato un algoritmo di clustering concettuale che attraverso una serie di regole euristiche ottimizza la centratura delle cluster ed identifica una graduatoria di qualita' fra cluster.

RETE SEMANTICA A SCOPO PROGNOSTICO - Istituto di Chirurgia d'Urgenza - Universita' di Milano

Nel 1987 ho implementato una procedura PROLOG basata su rete semantica che permette di identificare una serie di stati patologici a partire dalla variazione di parametri di riferimento.

La tesi, curata dal Prof. G. Degli Antoni, e' intitolata EMERGENZA DI UNA TEORIA SISTEMICA DEL CONCETTO DI CIRCOLARITA'. Seguendo l'approccio tipico della Teoria Generale dei Sistemi, ho studiato i modelli non lineari che caratterizzano i sistemi complessi e la loro capacità di autoorganizzazione.

Una ricerca svolta nel periodo 2005-2010 ha avuto come obiettivo lo sviluppo di sistemi di televisione digitale interattiva, ed ha avuto inizio con la realizzazione di un cortometraggio interattivo fruibile via web, LA RAPINA , premiata con il secondo premio al X concorso RAI ‘Giancarlo Mencucci’ 2006, dedicato al digitale in collaborazione con le Università.

E’ stata inoltre sviluppata una piattaforma webTV (CremaFreeTeeVee) con un forte accento sui contenuti interattivi e social.

Sulla piattaforma sono stati inseriti diversi applicativi provenienti da tesi di laurea e progetti d’esame sul tema della webtv interattiva.

Il lavoro si è evoluto in un brevetto depositato nel 2010 (D. Rossetti e R. Pizzi): TECNOLOGIA CROSSMEDIALE DI VISIONE REMOTA WIRELESS PER LA TRASMISSIONE DIRETTA IN TELEPRESENZA. Brevetto N. 0000274224/2010. Il mio ruolo è stato il progetto e lo sviluppo software del progetto. L’Ing. D. Rossetti ha curato le specifiche hardware.