Ciclo XXXVIII - Dottorato di Ricerca in Bioingegneria, Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti

Durata: 3 anni

Coordinatore: Prof.ssa Loredana Zollo

Curricula

• Bioingegneria e Robotica
• Bioscienze e Fisica Applicata
• Sistemi Intelligenti e Tecnologie Digitali

Obiettivi formativi

Il Dottorato di ricerca in Bioingegneria, Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti ha l'obiettivo di formare esperti in grado di svolgere attività̀ di ricerca di carattere scientifico e tecnologico orientate al benessere della persona in tutti gli ambiti della vita, inclusi quelli lavorativi e sociali. In tale contesto, è data rilevanza alle competenze che caratterizzano la bioingegneria, le scienze di base applicate alle scienze della vita e le tecnologie dell’informazione che, per la loro natura pervasiva, svolgono un ruolo di rilievo nei processi di innovazione a tutti i livelli e in tutti gli ambiti.

Per raggiungere i suoi obiettivi, il Dottorato vede la presenza nel Collegio di Docenti di ricercatori appartenenti a diversi macro-settori, ma con profili scientifici che testimoniano un impegno pluriennale di collaborazione sulle tematiche del Dottorato. Inoltre, è articolato in curricula che prevedono lo sviluppo di competenze complementari in ambiti ingegneristici, scientifici e tecnologici distinti, ma sempre focalizzati sul miglioramento della salute, della sicurezza e della qualità di vita delle persone, anche con riferimento al contesto occupazionale, e sull’avanzamento tecnologico nel contesto di organizzazioni sia pubbliche che private.

Il dottorato è articolato in tre curricula:

• Bioingegneria e robotica;
• Bioscienze e Fisica Applicata
• Sistemi Intelligenti e Tecnologie digitali.

Gli obiettivi del Dottorato declinati nei tre curricula sono perseguiti attraverso un’offerta formativa che prevede attività comuni a tutti i dottorandi e attività finalizzate all’acquisizione di metodologie e tecniche proprie di ambiti specifici. Le attività formative comuni riguardano l’acquisizione da parte dei dottorandi di competenze tecniche avanzate, necessarie per svolgere attività di ricerca in tutti gli ambiti del dottorato, e di altre competenze trasversali. Una parte importante dell’offerta formativa comune è orientata a stimolare nei dottorandi un approccio multidisciplinare ai problemi che riguardano la vita personale e sociale, ed è garantita dalla presenza nel collegio di docenti di area umanistica e di scienze sociali. I dottorandi avranno, inoltre, la possibilità di arricchire il loro percorso attraverso esperienze in contesti internazionali di ricerca.

Un ulteriore elemento che caratterizza il percorso di Dottorato e contribuisce al raggiungimento dei suddetti obiettivi formativi è l’abituale collaborazione dei membri del collegio con il mondo aziendale finalizzato al trasferimento tecnologico e alla valorizzazione dei prodotti della ricerca. Molte ricerche condotte dai dottorandi sono svolte all’interno di progetti che prevedono partenariati ampi, nazionali ed internazionali, e un’interazione sinergica con le aziende. Anche nell’affrontare temi di ricerca di base, l’approccio metodologico adottato nella identificazione della soluzione tecnologica ha sempre un orientamento, almeno potenziale, verso le applicazioni.

Al termine del percorso formativo e di ricerca, il Dottore di ricerca in Bioingegneria, Scienze Applicate e Sistemi Intelligenti sarà capace di:

• sviluppare metodi, strumenti e sistemi innovativi per promuovere la salute, il benessere e la sicurezza della persona in contesto sociale e occupazionale, nonché innovazioni, sistemi intelligenti e tecnologie digitali per le organizzazioni;
• applicare soluzioni tecnologiche innovative in contesti a risorse limitate e alla gestione di scenari di emergenza come epidemie, pandemie o guerre;
• descrivere, pianificare, coordinare e attuare un programma di ricerca multidisciplinare interagendo con competenze tecniche e scientifiche diverse;
• integrare la formazione di ambito scientifico e tecnologico con conoscenze di tipo epistemologico ed etico, contribuendo così a costruire un apparato concettuale capace di affrontare la crescente complessità delle ricerche in campo "bio" e di privilegiare la centralità della persona;
• riflettere criticamente sulla pratica scientifica/ingegneristica e sui suoi risultati, favorendo lo sviluppo di idee innovative e lo sviluppo congiunto di hard e soft skills.

Ambiti di Ricerca

I principali ambiti di ricerca in cui si sviluppano le attività del dottorato sono:

• Lo studio, la progettazione centrata sulla persona e lo sviluppo di tecnologie biomediche e robotiche per l’interazione con la persona, di reti di sistemi robotici e sensori autonomi, di macchine e sistemi per la salute e la sicurezza sul lavoro, di dispositivi medici, di protesi, di materiali e tessuti, apparati e organismi.
• Lo sviluppo di sensori, l’elaborazione di biosegnali e bioimmagini, la progettazione di ambienti di lavoro e la valutazione funzionale di strumentazione, dispositivi e impianti medicali.
• La safety e la security dei sistemi cyber-physical e le loro implicazioni sulla salute e il benessere dei lavoratori e degli utenti.
• Lo studio di sistemi inorganici, organici, e biologici di interesse in contesti diversi, che variano da quello medico e biotecnologico a quello biofisico, fino alle tecnologie quantistiche.
• La modellazione multiscala dei fenomeni naturali e della materia vivente, comprese le tecnologie ad esse connesse.
• L’identificazione e lo sviluppo di modelli teorico-computazionali di interazioni complesse, inclusi i modelli di network.
• Gli strumenti di comprensione della portata esplicativa e predittiva dei modelli e delle teorie contemporanee dei sistemi complessi e multiscala.
• La concezione, l’analisi, la progettazione, la realizzazione, la caratterizzazione e il collaudo di dispositivi, circuiti e interfacce elettroniche (low-noise e low-voltage), sensori e sistemi che utilizzano le moderne tecnologie della comunicazione, dell’informazione e del controllo.
• Il progetto e la realizzazione dei sistemi di elaborazione dell'informazione, l’analisi di grandi quantità di dati con tecniche di intelligenza artificiale e l’Internet delle cose, inclusi gli aspetti connessi con le problematiche di cybersecurity.
• La gestione delle organizzazioni per favorire lo sviluppo e l’implementazione di prodotti e servizi innovativi.

Strumenti di verifica

Alla fine del primo e del secondo anno, i dottorandi dovranno presentare una relazione scritta sulle attività svolte e tenere un breve seminario di fronte al Collegio dei docenti che delibera l’ammissione all’anno successivo. Al termine del terzo anno, i dottorandi dovranno redigere una Tesi originale che verrà sottoposta all’esame di due revisori esterni. L’ammissione alla Prova finale è condizionata alle relazioni di valutazione dei revisori e consiste nella presentazione della Tesi di fronte ad una Commissione di Valutazione composta da almeno tre membri, di cui almeno due esterni.