Curriculum "Resilient and Secure Cyber Physical Systems"

PERCHE' OCCUPARSI DI SISTEMI CYBER-FISICI?

Un numero sempre maggiore di dispositivi fisici con cui interagiamo giornalmente o su cui si basano i servizi fondamentali per la nostra vita quotidiana -quali smartphone, televisioni, automobili, servizi di fornitura domestica come energia elettrica, acqua e gas, l’assistenza sanitaria e le telecomunicazioni- sono controllati da sistemi informatici. Recenti sviluppi in vari settori tecnologici -che includono, tra gli altri, i sistemi di elaborazione dedicati, i dispositivi di rilevamento, le infrastrutture di comunicazione- hanno, infatti, reso sempre più indistinto il confine tra mondo fisico e cyberspazio. Questo fenomeno è catturato dal concetto di sistema cyber-fisico (Cyber-Physical System), cioè un sistema in cui gli elementi computazionali interagiscono strettamente con le entità fisiche tramite sensori e attuatori, controllando così processi individuali, organizzativi o meccanici tramite l'utilizzo delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (computer, software e reti). I sistemi cyber-fisici sono altamente automatizzati, intelligenti e collaborativi e, in molti casi, il loro funzionamento dipende, oltre che dalla sinergia tra le componenti computazionali e fisiche, anche dall’interazione con umani.

Il processo di realizzazione dei sistemi cyber-fisici, dalla loro progettazione fino alla messa in opera, è impegnativo sia perché l'interazione tra cyberspazio e mondo fisico varia notevolmente in funzione del tempo e della situazione, sia perché sono richieste conoscenze multidisciplinari, che spaziano dai sistemi distribuiti alle reti di sensori, dalla teoria del controllo all’intelligenza artificiale, dall’ingegneria del software alla programmazione in ambiente distribuito. Inoltre, per migliorare la resilienza e la sicurezza dei sistemi cyber-fisici, servono strumenti di verifica e di certificazione, che assicurino la sopravvivenza dei sistemi in presenza di anomalie casuali, attacchi deliberati e, in generale, eventi critici imprevisti.

OBIETTIVI FORMATIVI

Il Curriculum Resilient and Secure Cyber Physical Systems mira a fornire  solide conoscenze e competenze, informatiche e ingegneristiche, per la definizione, progettazione, verifica e certificazione di sistemi complessi  che caratterizzano vari settori emergenti quali l'Internet of Things, le Smart Factory e le Infrastrutture Critiche.

Tale fine è perseguito attraverso una formazione di tipo interdisciplinare in molteplici aree del sapere e della tecnologia, tra le quali:

• Progettazione, validazione e certificazione di sistemi dependable, cioè sistemi sui quali  si può riporre fiducia in maniera giustificata. Si trovano diversi esempi nei domini ferroviari, aerospaziali e dell’automotive, dove la costruzione di un sistema è strettamente disciplinata dall’applicazione di standard internazionali.
• Costruzione di sistemi cyber-fisici distribuiti e real-time. Questi sono sistemi complessi, anche geograficamente distribuiti, che devono fornire servizi entro specifici intervalli temporali. Alcuni esempi riguardano i sistemi transazionali per servizi finanziari e le comunicazioni car-2-car.
• Progettazione di sistemi sicuri. Per costruire sistemi affidabili e robusti, anche a dispetto della vasta “superficie d’attacco” cui essi sono sottoposti nell’ambiente cyber-fisico, bisogna considerare sin dalle prime fasi di progettazione le potenziali minacce al loro corretto funzionamento. La sicurezza è una disciplina ormai trasversale a una vastissima tipologia di sistemi, dalle infrastrutture critiche al settore bancario, dalla sanità alla domotica.
• Paradigmi e metodologie per lo sviluppo di applicazioni distribuite orientate ai sistemi cyber-fisici. Per sviluppare applicazioni per i sistemi cyber-fisici, come nel caso dell’ Internet of Things, è necessario conoscere i principi della programmazione distribuita e  gli specifici paradigmi di programmazione che, fornendo un supporto adeguato al controllo delle periferiche e dell'acquisizione dei dati, consentono di semplificare la progettazione e la messa in opera del sistema.
• Tecniche avanzate di programmazione e sviluppo del software, ovvero tecniche e strumenti per sviluppare facilmente e in modo corretto anche le applicazioni più complesse (sia per desktop che per il web), basate su metodologie di build automation e test-driven development.
• Elementi di calcolo numerico e statistica. Per il trattamento della grande mole di dati scambiata in un sistema cyber-fisico, sono necessarie sia tecniche di ottimizzazione che strumenti d’inferenza statistica che siano in grado di ricavare informazioni sul sistema e fornire supporto alle fasi decisionali.

SBOCCHI PROFESSIONALI PER IL LAUREATO IN "RESILIENT AND SECURE CYBER PHYSICAL SYSTEMS"

Il Curriculum Resilient and Secure Cyber Physical Systems ha lo scopo di fornire sia le conoscenze, gli strumenti formali e le abilità pratiche richieste nelle discipline sopra elencate. Il laureato magistrale avrà le competenze indicate per rivolgersi ad aziende operanti nel campo della progettazione, sviluppo, validazione e certificazione di infrastrutture critiche, sistemi di sistemi, sistemi complessi.

Alcuni esempi di profili professionali sono:

• responsabile del progetto e dello sviluppo del software,
• analista/progettista di sistemi cyber fisici,
• sviluppatore di sistemi cyber fisici.

La formazione del laureato magistrale è inoltre mirata al suo inserimento, dopo ulteriori periodi di istruzione e di addestramento, in attività di ricerca scientifica e tecnologica a livello avanzato, ed in attività di insegnamento.

Il laureato magistrale in Informatica può iscriversi all'Albo degli Ingegneri dell’Informazione (Albo professionale – Sezione A degli Ingegneri – Settore dell’Informazione) e accedere ai dottorati di ricerca in Informatica.