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The UniPD-DEI Team got the 2nd place at theBosch Future Mobility

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The UniPD-DEI Team has participated on the 19th of May to finals of the Bosch Future Mobility Challenge (https://boschfuturemobility.com/) in Cluj-Napoca (Romania), international competition supported by IEEE on autonomous driving for 1:10 scale vehicles, obtaining a well deserved second place.The team members are the CSE Master students Matheus Henrique Ferreira Moura (team leader), Eugen Hulub, Jonathan Yepez,Mehmet Can Eroglu and Aaron Prevedello, under the supervision of Profs. Mattia Bruschetta, Angelo Cenedese, Alessandro Beghi and the Ph.D. candidate Matteo Cederle.

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Hiroshi Amano, inventore del LED, alla GaN Marathon 2024

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Il Nobel che ha illuminato il mondo parla del silicio del futuro Il GaN è un semiconduttore composto dalla combinazione degli elementi chimici azoto e gallio che può garantire alte prestazioni senza produrre eccessivo calore, un mix ideale per i carica-batterie, l’auto elettrica e gli impianti fotovoltaici, visto che consente un corposo passaggio di elettricità con un ingombro limitato. Lunedì 10 giugno alle ore 9.30 all’Hotel Due Torri di piazza Sant’Anastasia 4 a Verona il premio Nobel Hiroshi Amano della Nagoya University aprirà il convegno GaN Marathon 2024 – organizzato con il patrocinio del Comune di Verona, Università di Padova e del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Ateneo – con una relazione dal titolo “Vertical devices on bulk nitride substrates”. Il convegno – da lunedì 10 a mercoledì 12 giugno e presieduto da Matteo Meneghini, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Padova – vuole approfondire gli usi nel futuro di questo materiale innovativo che potrà essere usato come alternativa al silicio per la realizzazione di sistemi efficienti: diversi settori ne beneficeranno, dal fotovoltaico all’auto elettrica, dalle comunicazioni wireless fino all’internet ad alta velocità. «Utilizzare il GaN permetterà di ridurre le emissioni di CO2 a livello globale; il nostro Ateneo ha da sempre giocato un ruolo fondamentale nello studio di materiali innovativi – commenta Matteo Meneghini, general chair della conferenza –. La collaborazione con il Premio Nobel Amano ha avuto importanti ricadute in termini di innovazione scientifica e visibilità». «Industrie e centri di ricerca si incontreranno per tre giorni in Italia, per discutere delle più importanti novità relative allo sviluppo del nitruro di gallio. Lo studio di questo materiale – sottolinea Enrico Zanoni, che nel 2016 ha organizzato la prima edizione del convegno – avrà importanti ricadute sia a livello scientifico sia occupazionale». «Il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione – conclude Gaudenzio Meneghesso, direttore del Dipartimento – è da sempre attivo nello sviluppo di tecnologie “green” che possano rendere più efficiente la produzione e la conversione dell’energia». Efficienza energetica e sostenibilità sono parole fondamentali, in un periodo di cambiamenti climatici e fluttuazioni del costo dell’energia. La maggior parte dei sistemi che usiamo quotidianamente, dall’auto allo smartphone, dalla lavatrice agli aeroplani, basano il loro funzionamento su complessi sistemi elettronici, basati sul silicio, un materiale altamente disponibile in natura. Tuttavia il costo energetico della tecnologia è esorbitante: si pensi che internet, da sola, consuma il 10% dell’energia elettrica mondiale. Sarebbe possibile realizzare sistemi più efficienti? Vi sono valide alternative? Sarà una vera maratona scientifica, per questo la conferenza è chiamata “GaN Marathon”: interventi di ricercatori di spicco si susseguiranno con un rapido ritmo, per garantire la massima diffusione dei risultati scientifici. Per tutte le informazioni sito web ufficiale.

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E se internet passasse tra le stelle?

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Progredire con la scienza e la tecnica è – anche – una questione di equità. A oggi ci sono ancora 3 miliardi di persone che non possono avere accesso a Internet, localizzate soprattutto in Africa Centrale e nel Sud Est Asiatico, ma anche in Italia ci sono aree in cui la linea veloce, per esempio, è preclusa o situazioni di particolare affollamento in cui la connessione può risultare impossibile. Per come gira il mondo, questo divario costituisce una vera e propria limitazione e, a tratti, una discriminazione, con conseguenze tangibili. Quale può essere la soluzione? Il 6G (ebbene sì: dopo il 4 e il 5 verrà anche il 6!), oltre a rendere più performante l’industria, a indirizzarci verso le auto a guida autonoma, ci permette di ricorrere a reti non terrestri, che hanno, cioè, elementi posizionati… in cielo. Ce lo racconta Marco Giordani, ricercatore del gruppo SigNet del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione. Ascoltalo qui sotto!  https://youtu.be/ZWpD0lvKJ4w

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Beethoven riscritto dall’AI?

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Il CSC del DEI: un intreccio di saperi tra l’ingegneria dell’informazione e la musica di Sergio Canazza La creatività è una delle risorse principali dell’economia della conoscenza, quella che dà l’accesso al cambiamento tecnologico e conferisce vantaggio competitivo alle aziende e ai paesi. Tutti gli aspetti della creatività sono intrecciati tra loro. In ambito artistico implica immaginazione e capacità di generare idee originali e nuovi modelli del mondo e viene espressa utilizzando i diversi media di cui si occupa l’ingegneria dell’informazione: testo, suono, immagini statiche e video. La creatività scientifica sottintende conoscenza del metodo sperimentale e capacità di utilizzare metodologie analitiche proprie del problem-solving. In campo economico la creatività è un processo dinamico finalizzato all’innovazione tecnologica, che deve portare a nuovi modelli di business e marketing.  L’Industria Creativa costituisce un settore dinamico nel commercio globale, usa il capitale intellettuale come risorsa primaria ed è costituita da un insieme di attività basate sulla conoscenza, promuovendo innovazione e contribuendo al well-being della società. Come riportato dalla United Nations Conference on Trade and Development (UNCTAD) delle Nazioni Unite, le industrie creative danno un contributo molto significativo al commercio internazionale. Le esportazioni mondiali di beni creativi sono aumentate da 208 miliardi di dollari (2002) a 524 miliardi di dollari (2020). Dal 2007, l’Asia è il più grande esportatore di beni creativi (308 miliardi di dollari nel 2020), seguita dall’Europa (169 miliardi di dollari) e dal Nord America (37 miliardi di dollari). È evidente quindi l’importanza di rafforzare legami intersettoriali per la costituzione di una classe creativa, composta da lavoratori della conoscenza, scienziati e artisti, la cui presenza può generare un dinamismo economico, sociale e culturale, attraverso un circolo virtuoso di interdipendenze tra gruppi, reti e distretti creativi, che orientano lo sviluppo economico, l’urbanesimo, il commercio internazionale, le relazioni professionali e industriali, la mobilità geografica delle persone. La musica è sempre stata un fattore trainante per l’Industria Creativa. Dalla seconda metà del Novecento la musica ha radicalmente trasformato il proprio linguaggio, legandosi profondamente all’ingegneria. I paradigmi scientifici sono divenuti motivi ispiratori di nuovi sistemi compositivi. La possibilità di realizzare pienamente la propria creatività non può prescindere dallo sviluppo e dall’utilizzo di nuovi mezzi tecnici: il linguaggio musicale è stato interamente rifondato sullo studio scientifico del suono. Negli anni 1950 la tecnologia di analisi e sintesi del suono ha prodotto una rivoluzione sostanziale nel pensiero musicale: si è passati dall’organizzazione del suono alla costruzione del segnale audio attraverso la sintesi. Le applicazioni dell’elettronica in campo musicale alla fine degli anni 1960, oltre ad apportare evidenti miglioramenti nella miniaturizzazione e portabilità degli strumenti tecnologici, hanno introdotto il concetto di modularità. Negli anni Sessanta il live-electronics (elaborazione in tempo reale di segnali audio: voce e strumenti musicali acustici) e gli strumenti musicali elettronici controllati elettronicamente hanno contribuito a rendere familiare a molti compositori il sostanziale cambiamento di paradigma maturato in ambito scientifico. L’informatica ha costituito la base concettuale/metodologica e fornito strumenti hardware e software per produrre, modellare e comprendere la musica nei suoi vari aspetti. La possibilità di registrare la musica e lo sviluppo dei supporti sonori hanno influenzato in modo determinante l’evoluzione dei diversi generi musicali. Il nostro Dipartimento ha una lunga e gloriosa tradizione nell’ICT all’interno del dominio musicale. L’intreccio tra ingegneria e musica all’Università degli Studi di Padova inizia nel 1957, con lo sviluppo dell’organo musicale fotoelettrico da parte di Giovanni Battista Debiasi (brevetto italiano per invenzione industriale n. 579292, ottobre 1957). L’attività di ricerca del laboratorio di Debiasi (dal 1979: Centro di Sonologia Computazionale, CSC) ha sempre goduto di un’impostazione interdisciplinare: l’ingegneria dell’informazione convive con le competenze specificamente culturali della composizione musicale elettronica. Tra le maggiori opere musicali della seconda metà del Novecento di cui il CSC ha realizzato la parte informatica citiamo almeno: Prometeo. Tragedia dell’ascolto (Luigi Nono, 1984), che riallestiremo nel luogo per cui era stata concepita e dove si tenne la prima esecuzione (Chiesa di San Lorenzo, ora Ocean Space TBA21-Academy, Venezia) il 26-27-28-29 gennaio 2024; Perseo e Andromeda (Salvatore Sciarrino, 1981), riportata in concerto lo scorso ottobre alla Sagra Musicale Malatestiana; Medea (Adriano Guarnieri, 2002). L’evoluzione tecnologica ha recentemente portato il CSC a includere nelle sue aree di ricerca anche l’intelligenza artificiale applicata alla musica, sia in senso generativo, come aiuto alla composizione e/o per l’esecuzione automatica espressiva, sia nel campo della conservazione dei documenti sonori. Lo scorso 13 ottobre è stato trasmesso per Rai Radio 3 (in onda dal Teatro Comunale di Bolzano) un particolarissimo concerto in cui musica e informatica si sono intrecciate in modo innovativo. L’orchestra Haydn diretta dal Maestro Ottavio Dantone ha interpretato la Sinfonia n.95 di Haydn e la Quarta di Beethoven per dare poi spazio a musica creata con l’ausilio dell’intelligenza artificiale dal CSC. AI Ludwig van…? è il titolo dell’opera in cui la Sinfonia beethoveniana è stata reinterpretata e rivisitata con tecniche di elaborazione dei segnali audio in tempo reale e con l’apporto dell’intelligenza artificiale (software originale sviluppato dal CSC dal dottorando Alessandro Fiordelmondo, su progetto di Alvise Vidolin e Sergio Canazza).  Quindi suoni acustici e segnali audio amplificati. Sugli applausi alla Sinfonia “ufficiale” è partito un pedale (un suono tenuto), che si è sviluppato nella rivisitazione della sinfonia beethoveniana a opera del sistema di intelligenza artificiale, che ha elaborato quanto aveva prima “ascoltato”. I musicisti dell’orchestra hanno eseguito brevi interventi, a segnare i passaggi tra i 4 movimenti. La struttura è stata mantenuta, ma per una durata inferiore, di circa 15 minuti. Il sistema di Intelligenza Artificiale è stato addestrato al linguaggio beethoveniano sia attraverso le partiture delle nove sinfonie (per apprendere i ritmi e le altezze del linguaggio beethoveniano), sia utilizzando registrazioni audio di  diverse versioni della Quarta Sinfonia (costruendo quindi una propria originale mappa timbrica). La musica è stata generata dall’associazione dei ritmi della prima rete neurale con i timbri generati dalla seconda mappa neurale, realizzando una sorta di Klangfarbenmelodie, quindi una melodia di timbri che rielabora la Quarta di Beethoven. Questo concerto, al di là del promettente esito artistico e del suo successo di pubblico, vuole anche farsi…

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Il dominio degli attosecondi

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di Paolo Villoresi I premi Nobel 2023 sono andati a tre scienziati, Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier, e che hanno contribuito ad affermare il dominio degli attosecondi nel più ampio contesto degli impulsi elettromagnetici e in generale dei fenomeni transitori artificiali. Un atto secondo equivale a 1.000.000.000º di miliardesimo di secondo. La durata di un attosecondo, quindi, è assai lontana da quella che i nostri sensi percepiscono, e infatti si riferisce alla scala dei processi del microcosmo. Come esempio, considerando il moto di un elettrone intorno al nucleo dell’atomo più semplice, l’idrogeno, e sulla base dell’energia di legame si può ricavare che l’equivalente del periodo di rotazione, ossia un’orbita classica, a una durata dell’ordine di 150 attosecondi. La capacità di generare impulsi in questa scala temporale quindi conferisce la possibilità di studiare o di controllare la dinamica intrinseca degli elettroni. In questo modo la nostra capacità di analisi evolve da un’osservazione solo dei valori medi e, in linguaggio tecnico, delle larghezze spettrali delle righe spettroscopiche allo studio dell’evoluzione nel dominio del tempo. Per comprendere questa possibilità possiamo pensare ad un altalena e a nostro desiderio di spingere una persona in modo che possa aumentare le ampiezza dell’oscillazione: affinché la nostra spinta sia efficace questa deve avvenire per un tempo inferiore al periodo di oscillazione, altrimenti bloccheremo l’altalena, e deve essere data anche al momento giusto, con la corretta fase rispetto all’oscillazione. In caso contrario otterremo una decelerazione al posto di una accelerazione. Da questo esempio ricaviamo la necessità di poter generare e utilizzare impulsi della durata di decine o poche centinaia di attosecondi e di poter anche controllare con precisione l’istante di interazione. La tecnica che si è sviluppata per generare e poi misurare questi impulsi si basa sull’interazione di impulsi laser nel vicino infrarosso, come ad esempio i laser a Titanio in zaffiro operanti in agganciamento di modi con lunghezza d’onda centrale di 800 nm. L’uscita di questi laser viene compresa temporalmente con delle tecniche che permettono di arrivare ad un impulso di pochi femtosecondi, ossia 1.000.000º di miliardesimo di secondo. un femtosecondo corrisponde quindi a 1000 attosecondi. Il metodo principale si basa sull’invenzione del professor Orazio Svelto e collaboratori del politecnico di Milano ed è chiamata auto modulazione di fase in fibra cava. Data la brevità dell’impulso, la potenza istantanea assume valori molto elevati, dell’ordine di 1013 W per centimetro quadrato. Questi impulsi, focalizzati in un getto di gas, tipicamente argon o neon, sono tali da indurre una ionizzazione ottica degli atomi, ossia gli elettroni vengono strappati dal nucleo e accelerati nel campo dell’laser. Come ha spiegato lo scienziato canadese Paul Corkum, una possibile evoluzione del moto dell’elettrone consiste nella sua ricombinazione con lo ione del quale proviene, con la conseguente emissione di luce, ossia di un fotone, al quale è conferita molta energia: sia il potenziale ionizzazione che l’energia cinetica conferita nell’accelerazione. In questo modo l’interazione del laser infrarosso con il gas permette di convertire la radiazione dall’infrarosso all’ultravioletto, fino anche alla regione chiamata extreme-ultraviolet, corrispondenti a lunghezze d’onda dell’ordine di poche decine di nanometri. Per ottenere impulsi della durata di pochi decine di attosecondi è necessario comprimere temporalmente la radiazione generata, utilizzando dei dispositivi chiamati compressori ultravioletti. E i tre premiati con il Nobel hanno operato le loro scoperte in Europa tra la fine degli anni 80 e la prima decade di questo secolo. È interessante osservare che i loro contributi hanno avuto luogo in una comunità ristretta ma molto dinamica e determinata. infatti nell’ambito di progetti europei di ricerca e anche di progetti di formazione dottorale di tipo Marie Curie, diversi laboratori di ricerca europei hanno unito le loro diverse competenze allo sforzo di risolvere i problemi nella generazione e nella misura di questo tipo di impulsi. in particolare, la professoressa Anne L’Huillier è stata la coordinatrice del primo dei due network Marie Curie, dal promettente nome Atto, in cui si è rafforzata questa comunità e che è durato da 2000 al 2004. L’Italia ha partecipato a queste ricerche, oltre che a questi network con un team composto dal politecnico di Milano, l’Università di Padova e il CNR Istituto di fotonica e nanotecnologie. In Italia sono stati compiuti passi importanti come lo sviluppo di sistemi ottici nel dominio dell’estremo ultravioletto particolarmente adatti alla generazione e misura degli impulsi ad atto secondi da parte patavina e naturalmente allo sfruttamento delle sorgenti laser ultra veloci ideate al Politecnico di Milano, oltre a unire le forze per la comprensione teorica e ad effettuare gli esperimenti. questa collaborazione, estesa anche all’Università Federico II di Napoli ci ha permesso di ottenere nel 2006 un risultato di particolare rilevanza: la generazione di un impulso isolato della durata di 130 atto secondi. per la prima volta si è scesi al di sotto del tempo di riferimento dell’orbita classica dell’elettrone nell’atomo di idrogeno. Questo è costituito il record mondiale dell’evento artificiale più breve, che è durato circa due anni e mezzo. Le applicazioni di queste tecniche sono continuate in Italia e in collaborazione con molti gruppi. L’attuale limite è stato ridotto, perfezionando le tecniche sopra descritte fino al record attuale di 43 attosecondi.

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