Obiettivi formativi
Il corso di Dottorato Industriale in Analisi e Controllo di Strutture e Opere d’arte Infrastrutturali è finalizzato a fornire le competenze per l’esercizio di attività di ricerca di alta qualificazione e attività professionali di elevata innovatività sui temi che riguardano la modellazione, il monitoraggio ed il controllo di strutture e opere d’arte infrastrutturali.
Il corso affronta la tematica di ricerca in una prospettiva multidisciplinare, che integri le conoscenze tipiche della modellazione fisico-matematica, della meccanica computazionale, della meccanica sperimentale, della tecnica delle costruzioni nuove ed esistenti, della geotecnica e della diagnostica strutturale con tecniche di automazione, robotica, sensoristica e controllo e con sistemi di elaborazione dati, di intelligenza artificiale (AI) e di machine learning.
Il corso prevede di offrire agli allievi e alle allieve la possibilità di sviluppare un programma di ricerca sui seguenti temi specifici che, seppur distinti, condividono una comune impostazione di base:
- modellistica e progettazione strutturale e geotecnica: si propone di offrire aspetti di studio e di ricerca complementari per la modellazione meccanica di micro e macro-strutture, la caratterizzazione delle proprietà meccaniche di materiali tradizionali e innovativi, l’analisi dinamica e di stabilità delle strutture, la meccanica sperimentale come verifica dei modelli adottati, l’analisi e la valutazione del rischio strutturale, sismico, idrogeologico e fondazionale delle strutture, lo sviluppo di modelli previsionali dei fenomeni evolutivi rilevanti, il monitoraggio e il controllo delle strutture esistenti, sia nei confronti dei carichi antropici sia dei fenomeni naturali, la sicurezza delle strutture e opere d’arte infrastrutturali, l’integrazione dei dati provenienti dall’analisi e verifica strutturale con quelli del monitoraggio, la progettazione di soluzioni innovative per l’adeguamento delle costruzioni esistenti;
- robotica, sensoristica e sistemi embedded per l’acquisizione dati: si prevede di sviluppare metodi innovativi di ricerca e raccolta dati delle infrastrutture per la definizione di modelli geometrici, l’analisi dei dati geomorfologici e la correlazione dei dati raccolti con i dati progettuali; saranno sviluppate competenze di robotica e computer vision che, oltre ad integrare sensori di tipo tradizionale, consentano lo sviluppo di nuovi sensori distribuiti, estesi o mobili (quali radar, fibre ottiche, sensori termici ed altro);
- AI e machine learning: si prevede di offrire contenuti focalizzati su elaborazione delle informazioni e previsione del rischio, acquisizione ed elaborazione delle immagini visive, termiche, radar e acustiche; studio di tecniche di computer vision per l’analisi delle immagini (2D, 2.5D, 3D) per la classificazione e la quantificazione delle difettosità, sviluppo di algoritmi AI (machine learning e deep learning) per la rilevazione automatica di anomalie e difetti.
È prevista una forte correlazione tra i temi di ricerca, promuovendo studi di dottorato che facciano tesoro delle conoscenze di ingegneria strutturale, ma che al contempo sfruttino le potenzialità della robotica, dell’AI e del machine learning.
Percorso formativo
Il percorso formativo prevede una solida formazione di base fornita dai docenti dell’Università di Pisa, della Scuola Superiore Sant’Anna e dell’Istituto Italiano di Tecnologia, seguita da approfondimenti su argomenti specifici grazie ad una stretta collaborazione tra Università, Enti di Ricerca e Industria. A tal fine, saranno organizzati corsi di base nell’ambito dell’affidabilità strutturale, del deep learning, della computer vision e della sensoristica, di corsi specifici di meccanica delle strutture e di tecnica delle costruzioni nuove ed esistenti, di robotica & sensori, oltre a corsi e seminari opzionali su temi di interesse.
È previsto un soggiorno all’estero dei dottorandi di almeno cinque mesi al fine di consolidare le conoscenze nell’ambito del tema di ricerca oggetto della tesi e di apprendere nuove metodologie di studio e di ricerca, anche sperimentale. Inoltre, i dottorandi interagiranno in modo continuo con i soggetti industriali, consorziati e non, anche mediante soggiorni di diversa durata a seconda delle esigenze.
Particolare attenzione è rivolta agli aspetti di trasferimento tecnologico, garantito, oltre che dai soggiorni e agli stage aziendali, anche dalla presenza di tutor aziendali dei dottorandi, nonché da un forte interscambio tecnico, scientifico e culturale attraverso l’organizzazione di seminari, eventi e tavole tematiche e allo sviluppo di un centro di open innovation per accesso aziendale.
I tutori dei dottorandi, di cui almeno uno industriale, garantiscono coerenza con il programma di ricerca, relazioni con ambiti industriali, supervisione delle attività di ricerca, controllo delle pubblicazioni, e pre-valutazione delle iniziative di formazione e dei periodi all’estero.