TOOLKIT E CORSI BREVI

Il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria propone brevi corsi su strumenti di programmazione ed analisi, che possono essere erogati sia presso le scuole durante l’anno scolastico, che nelle proprie aule informatizzate in periodi definiti durante l’anno (preferibilmente gennaio-febbraio e giugno-luglio).

I corsi sono generalmente riconoscibili per un eventuale percorso di alternanza scuola lavoro, che preveda attività nei laboratori del Dipartimento. Per iscrivere uno studente ad uno dei percorsi la scuola deve attivare una convenzione con il Politecnico di Milano, propedeutica alla definizione del piano formativo.
NOTA: Tutti i partecipanti devono esibire documento di identità e GREEN PASS in corso di validità per accedere.

IMPORTANTE: NON si accettano richieste di iscrizione individuale da parte degli studenti, tutta la procedura deve essere gestita dal referente PCTO della scuola. 

Neuroscienze computazionali: dai neuroni in vivo ai modelli in silico con Matlab

Prof. Federico Bizzarri, Prof. Daniele Linaro, Ingegneria elettrica, Teoria dei circuiti e dei sistemi e relative applicazioni

Comprendere il funzionamento del cervello è una delle più grandi sfide della scienza del XXI secolo: in questo breve corso vedremo come la matematica giochi un ruolo di fondamentale importanza nello sviluppo di neuroni artificiali che possono essere utilizzati per capire come funzioni il nostro cervello. Il corso fornirà agli studenti le nozioni necessarie per codificare e simulare in MATLAB diversi modelli di neurone.

MATLAB è ampiamente diffuso sia in ambito industriale che accademico e di ricerca per via dei suoi numerosi strumenti a supporto dei più disparati campi di studio.

Modulo 1 – Fondamenti di neurofisiologia
Parleremo del cervello dei mammiferi e vedremo come esso sia suddiviso in molteplici aree che regolano ogni aspetto della vita di un animale. Scopriremo che ogni area è a sua volta composta da decine di diversi tipi di neuroni, connessi tramite sinapsi e che parlano tra di loro utilizzando un codice binario. Arriveremo a capire come sia possibile descrivere il comportamento di un neurone tramite equazioni differenziali.

Modulo 2 – Introduzione alle equazioni differenziali in MATLAB
Scopriamo insieme che ci sono equazioni della matematica che non hanno come incognita un numero ma bensì una funzione. Sono le equazioni differenziali, modelli che vengono usati negli ambiti più svariati, dalle neuroscienze all’economia, dalla meccanica alla sociologia, dall’elettronica all’ecologia. Impariamo a risolverle numericamente usando MATLAB.

Modulo 3 – Simulazione di neuroni biologici in MATLAB
I partecipanti saranno divisi in piccoli gruppi. Ad ogni gruppo verrà assegnato un modello di neurone biologico da simulare con MATLAB. I risultati ottenuti saranno discussi con i docenti e con gli altri partecipanti.

Impegno: 15 ore
Posti disponibili: ESAURITI
Periodo: 7 – 11 febbraio 2022
Orario: lun- ven dalle 15.00 alle 18.00
Sede: Edificio 23 in Via Golgi, 40 – 20133 – Milano – DEIB

Registrazione (fino ad esaurimento posti): scuole-deib@polimi.it

L’ingegneria dal calcolo al progetto: simulare e progettare con Matlab

Prof. Giancarlo Bernasconi, Telecomunicazioni, telerilevamento

Prima di avviare un processo complesso o costoso, o di rischiare la vita salendo su un aereo sperimentale mai provato, conviene forse verificare la possibilità di simulare il loro comportamento in un ambiente virtuale, come per esempio, la memoria di un calcolatore. Certo, è necessario conoscere le equazioni del problema, e trasformarle in un codice di simulazione. Il vantaggio sta nel potere ricostruire, col simulatore, una molteplicità di scenari, per studiare il comportamento del “prototipo virtuale” anche in situazioni limite, progettare soluzioni, identificare le criticità e le potenzialità. Se l’aereo sperimentale “virtuale” precipita, al massimo compare la scritta “game over”! Questa attività di calcolo tecnico e di simulazione è sempre più elemento fondamentale in qualsiasi fase di progettazione di processi fisici e/o industriali in ambito ingegneristico, parte fondante dell’attività dei dipartimenti di ricerca e sviluppo e/o di prototipizzazione delle piccole, medie e grosse imprese.

Questo progetto si propone di avvicinare gli studenti al calcolo tecnico, facendoli accostare a MATLAB (abbreviazione di Matrix Laboratory), un ambiente costruito per il calcolo tecnico, la statistica, la modellizzazione e la simulazione.

MATLAB è ampiamente diffuso sia in ambito industriale che accademico e di ricerca per via dei suoi numerosi strumenti a supporto dei più disparati campi di studio. Questo progetto si propone di avvicinare gli studenti al calcolo tecnico, facendoli accostare a MATLAB (abbreviazione di Matrix Laboratory), un ambiente costruito per il calcolo tecnico, la statistica, la modellizzazione e la simulazione.

MATLAB è ampiamente diffuso sia in ambito industriale che accademico e di ricerca per via dei suoi numerosi strumenti a supporto dei più disparati campi di studio.

Dopo una panoramica su MATLAB e sulle sue potenzialità e applicazioni, verranno trasmessi agli studenti i fondamenti di programmazione, sperimentando in laboratorio informatico i comandi base dell’ambiente di sviluppo. Saranno poi approfondite le modalità di implementazione di simulatori numerici di principi fisici, utilizzando a questo scopo casi specifici che facciano riferimento a problemi didattici propri del loro curriculum scolastico.

Impegno: 20 ore
Posti disponibili: ESAURITI
Periodo: 14 – 18 febbraio 2022
Orario: lun- ven dalle 09.00 alle 13.00
Sede: Edificio 23 in Via Golgi, 40 – 20133 – Milano – DEIB

Registrazione (fino ad esaurimento posti): scuole-deib@polimi.it

Coding con Python

Pietro Luigi Belotti, Ricerca operativa e ottimizzazione discreta

Python è il linguaggio più popolare del momento. Su Google il termine “Python” è più cercato di “Kim Kardashian”. Python deve la sua fama a tanti fattori: una sintassi pulita e semplice, ma al tempo stesso ricca; un numero enorme e crescente di librerie per gli scopi più disparati (astrofisica, machine learning, sistemi informativi geospaziali); e una comunità globale di sviluppatori entusiasti che lo rendono sempre più efficace e completo. Questo corso dà i primi rudimenti di Python, insegna ad usare alcune delle sue librerie più note, e ha come fine ultimo quello di creare un’applicazione in Python che possa essere estesa e distribuita.

Modulo 1 – Introduzione a Python
Cominceremo con i fondamentali del linguaggio: variabili, strutture dati, funzioni, costrutti del linguaggio. Svilupperemo insieme i primi programmi in Python, con crescente complessità per introdurre concetti fondamentali dello sviluppo software, come la modularità. Impareremo a usare degli strumenti che rendono lo sviluppo in Python intuitivo e immediato.

Modulo 2 – Pandas, Matplotlib & Co.
Python è tra i linguaggi più popolari al mondo anche grazie ai tantissimi moduli sviluppati per le più svariate applicazioni. Useremo alcuni dei moduli più noti per risolvere alcuni problemi: visualizzazione, analisi dei dati, simulazione ed altri. Vedremo esempi dove il pieno sfruttamento di questi moduli permette di risolvere problemi complessi in poche righe.

Modulo 3 – Applicazioni: scikit-learn, geoplot
L’infarinatura dei primi moduli ci permette di usare moduli più complessi ed interessanti. Vedremo una o più applicazioni che utilizzano vari moduli, come per il machine learning e per la manipolazione di dati geospaziali.

Modulo 4 – Crea e distribuisci il tuo modulo Python
In quest’ultimo modulo vedremo la procedura per creare un modulo di Python che sia utilizzabile da altri moduli o programmi Python e per distribuirlo su alcuni repository pubblici come PyPI e Conda.

Impegno: 20 ore
Posti disponibili: ESAURITI
Periodo: 13 – 17 giugno 2022
Orario: lun- ven dalle 14.30 alle 18.30
Sede: Edificio 23 in Via Golgi, 40 – 20133 – Milano – DEIB

Registrazione (fino ad esaurimento posti): scuole-deib@polimi.it


Prot
eine: trova la struttura (giocando!)

Alfonso Gautieri, Ingegneria biologica e biomeccanica 

Le proteine sono molecole fondamentali del nostro organismo. Esse infatti sono necessarie al suo corretto funzionamento, oltre che alla formazione e al mantenimento della sua struttura. Per capire come le diverse proteine funzionano è necessario conoscerne la struttura, e per trovarla gli scienziati usano raggi X, simulazioni e… videogames! Aiutaci anche tu, giocando!
L’attività si compone di due parti dedicate rispettivamente a (1) spiegare cosa sono le proteine e come gli scienziati determinano la loro struttura e (2) come diventare “cittadini scienziati” e aiutare i ricercatori giocando a “Foldit”.

Cosa sono le proteine. La prima parte è dedicata a spiegare, con un linguaggio accessibile al pubblico di una scuola superiore, cosa sono le proteine, la loro struttura e come funzionano, con alcuni esempi: proteine strutturali, enzimi e anticorpi.

Diventare Cittadini-Scienziati giocando. La seconda parte è interamente interattiva e dedicata al gioco “Foldit”, un videogioco riguardante il ripiegamento proteico sviluppato all’Università di Washington e disponibile gratuitamente (https://fold.it/portal/). Foldit verrà preventivamente installato su alcuni PC su cui i ragazzi potranno giocare.
Il gioco inizia con alcuni tutorial dove il giocatore manipola semplici proteine. Quando l’utente modifica la struttura, il programma calcola un punteggio, basato su come è stata ripiegata la proteina. Lo scopo del gioco è modificare la struttura per ottenere il punteggio più alto possibile, ovvero la struttura più probabile.

Note aggiuntive
Terminato il seminario, in cui si giocherà con puzzle basati su proteine di cui è nota la struttura, i ragazzi potranno continuare a casa partecipando a puzzle che consistono in proteine di cui non si conosce la struttura, diventando veri e propri “citizen scientist”.
I giocatori partecipano così a una classifica online mondiale in cui per ogni proteina-puzzle vengono condivise le soluzioni a punteggio più alto, che diventano il punto di partenza da cui i ricercatori tentano di risolvere la struttura della proteina. Infatti, nonostante i principi che regolano il ripiegamento siano noti, la previsione della struttura di una proteina richiede un’enorme potenza di calcolo. Unendo le capacità intuitive del cervello umano alla potenza di calcolo dei computer, i ricercatori che hanno sviluppato Foldit sperano di migliorare la qualità delle previsioni.

Impegno: 20 ore
Posti disponibili: ESAURITI
Periodo: 20 – 24 giugno 2022
Orario: lun- ven dalle 09.00 alle 13.00
Sede: Edificio 23 in Via Golgi, 40 – 20133 – Milano – DEIB

Registrazione (fino ad esaurimento posti): scuole-deib@polimi.it


PoliAcademy – L’incertezza come chiave di lettura del mondo

Maurizio Magarini, Luca Barletta, Giacomo Verticale, Telecomunicazioni

Il Ciclo comprende 4 Moduli. L’obiettivo di questa parte è quella di illustrare come gli strumenti matematici messi a disposizione dalla probabilità siano utili per interpretare la moderna società dell’informazione. Ogni Modulo ha una durata di 2 ore e consiste di una parte di lezione e di una parte di programmazione al calcolatore. Come materiale di supporto viene fornita copia elettronica delle slide presentate e dei programmi software svolti come esempi a supporto dell’attività svolta durante gli incontri.

Modulo 1 – Introduzione al ciclo di seminari. Introduzione alla teoria delle probabilità e all’utilizzo del software di calcolo scientifico Octave.

Modulo 2  – I teoremi di Shannon sulla codifica di sorgente e la codifica di canale. Probabilità e Teoria dell’Informazione. Informazione e probabilità degli eventi. Scrittura di semplici programmi per la simulazione di esperimenti casuali (es. lancio di un dado).

Modulo 3 – L’incertezza come misura dell’Informazione. La misura dell’informazione: definizione di sorpresa ed entropia. La codifica dei messaggi emessi da una sorgente di informazione. Entropia di una sorgente binaria. Scrittura di programmi per la codifica di una sorgente non binaria.

Modulo 4  – I sistemi di comunicazione e la trasmissione su canali con rumore (disturbi). La ridondanza nell’informazione e la codifica di canale. Esempi di semplici codici (es. codice di parità, codice di Hamming) e scrittura di programmi software in Octave per la loro simulazione.

Impegno: 15 ore
Posti disponibili: POSTI RIMASTI
Periodo: 27 giugno – 1 luglio 2022
Orario: lun- ven dalle 14.30 alle 17.30
Sede: Edificio 23 in Via Golgi, 40 – 20133 – Milano – DEIB

Registrazione (fino ad esaurimento posti): scuole-deib@polimi.it