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Science Adventure

Science Adventure è un istituto affiliato a UCM, ed è uno spin-off di QBT SAGL un’azienda svizzera con anni di esperienza nello sviluppo di algoritmi e software di calcolo.

Science Adventure sviluppa sistemi software e hardware integrati basati sullo studio dell’intelligenza artificiale (AI) con tecnologie di machine learning (ML) e deep learning (DL) e con analisi semantica del linguaggio (o NLP).

I sistemi possono essere applicati a diversi settori: aerospaziale, automobilistico, sanitario e assistenziale, finanziario e immobiliare, per l’osservazione e lo studio del comportamento sociale, IoT, e per lo studio sui cambiamenti climatici.

 

I sistemi possono essere utilizzati in programmi software come motori di ricerca semantici, indicizzatori automatici, riconoscitori del linguaggio vocale cosi come a bordo di droni o satelliti.

In particolare, i sistemi sviluppati da Science Adventure possono essere utilizzati da soli o inclusi in progetti più grandi, come un singolo componente del sistema.

 

Science Adventure sviluppa soluzioni basate su AI, NLP e ML.

In particolare Science Adventure ha esperienza nell’ambito degli studi sociali, che applica a modelli comportamentali applicati non solo a software ma anche a studi per la previsione sociale.

Science Adventure lavora anche con strumenti hardware come stampanti 3D, realtà virtuale e apparecchiature di realtà aumentata.

 

Nel laboratorio Science Adventure, sito all’interno Campus Ludes di Lugano, viene offerta agli studenti  UCM l’opportunità di fare esperienza e utilizzare tecnologie e strumenti allo stato dell’arte.

Il Laboratorio rappresenta un vantaggio enorme per gli studenti che possono interagire direttamente con lo Staff degli esperti e scienziati che operano all’interno di Science Adventure o che collaborano con lo stesso.

 

Nel primo semestre 2019, Science Adventure ha offerto agli studenti UCM del Corso di Laurea in Fisioterapia, un seminario elettivo di introduzione alle tecniche di Machine Learning e Artificial Intelligence applicate alla Fisioterapia. Il Seminario viene replicato ogni semestre con la partecipazione, a ciclo, degli studenti.

 

Temi del Seminario

Cos’è l’Intelligenza Artificiale: principi generali e applicazioni in Medicina

Prof. Federico Cecconi

Aspetti sociali e giuridici nell’applicazione dell’AI

Avv. Angela Di Iorio

Applicazioni specifiche di AI in Fisioterapia e Riabilitazione

Alessandro Barazzetti e Prof. Federico Cecconi

Research Center

UCM Science Adventure in un’ ottica di sviluppo culturale e tecnologico, finanzia e collabora con istituti di ricerca al fine di trovare soluzioni innovative per migliorare la qualità della vita.

Projects in Progress

drone

Real Estate Advisory Drone (READ)

SciAdv propone lo sviluppo del progetto READ Real Estate Advisory Drone ovvero di un innovativo sistema che, grazie all’utilizzo di micro droni a guida autonoma equipaggiati di telecamera ad alta risoluzione e sensori di prossimità, realizza mappature estremamente dettagliate di ambienti interni consentendo di ottenere immagini e video ad alta risoluzione che, rielaborate da software specifici, estrapolano dati utili alla redazione di una valutazione immobiliare, assolutamente reale, attendibile ed oggettiva.

La nostra vision è che la valutazione dell’immobile effettuata con metodo tradizionale non prenda in considerazione tutti gli elementi necessari a determinare il reale ed aggiornato valore dell’immobile. Per una stima reale, attendibile e quanto più precisa ed attuale possibile, il sistema READ si propone di fornire un prodotto/servizio, che attraverso l’utilizzo di micro droni, che grazie alle sue molteplici funzionalità possa soddisfare al meglio le richieste del mercato Real Estate, ormai in completa trasformazione

READ: Partner

 

Supsi – Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana (www.supsi.ch)

Idsia – Istituto di Studi sull’Intelligenza Artificiale Dalle Molle di Lugano (www.idsia.ch)

UCM – Higher Education Institution Foundation (www.ucm.edu.mt)

 

Innosuisse – Agenzia Svizzera per la promozione dell’innovazione – Confederazione

2018:

  1. Brevetto depositato in Italia/UE con estensione in Svizzera e US
  2. Avviato studio di fattibilità in ambito Innosuisse/Supsi àGrant di 20.000CHF assegnati dalla Confederazione ai quali si aggiungono altri 20.000CHF di SciAdv
  3. Redazione Business Plan del progetto

2019:

  1. Avviati contatti con potenziali partner/clienti italiani
  2. Aprile: conclusione studio di fattibilità e definizione del progetto e relative tecnologie.

Il risultato dello studio di fattibilità permetterà di stimare in modo preciso i seguenti tempi di rilascio del sistema completo a seguito della definizione delle tecnologie ancora non esistenti

  1. Giugno: avvio del progetto di realizzazione del sistema con Idsia/Supsi àGrant di Innosuisse per 500.000CHF a cui si aggiungeranno 200.000CHF di SciAdv

2020:

  1. Gennaio: Rilascio prototipo
  2. Marzo: Rilascio sistema pre-produzione
  3. Ottobre: Avvio attività
space mission

AlSat#1 Space Mission

Il primo scopo della missione “Alsat#1” è una competizione fra la scuole: scuole medie e superiori potranno partecipare a una sfida tecnologica secondo un contest che verrà definito da ADAA e prevederà diversi eventi a complessità crescente. Verranno premiate le scuole che riusciranno a comunicare con il satellite, a inviare e ricevere dati dal satellite, ecc. ADAA aiuterà le scuole nel progettare e realizzare le stazioni di terra (anche fornendo appositi kit)

 

Il secondo scopo della missione “Alsat#1” è permettere agli studenti delle università coinvolte di cimentarsi con un progetto spaziale che, nonostante le piccole dimensioni, comporta la conoscenza e progettazione come se fosse una missione convenzionale.

 

Il carico utile o payload della missione è utilizzare il protocollo TCP/IP per la comunicazione terra-bordo; verrà inoltre testato un nuovo tipo di sensore di radiazioni sviluppato dall’Università.

Partner

Le università partecipano attivamente alla realizzazione di AlSat grazie alla collaborazione con il personale docente e gli studenti, che hanno l’occasione di mettere in pratica ciò che studiano attraverso progetti di tesi di laurea e pubblicazioni.

Partner Aziendali

Un cubesat è un tipo di satellite miniaturizzato avente forma cubica, volume di 1 dm³ e massa non superiore a 1,33 kg. Di solito la sua elettronica viene realizzata utilizzando componenti COTS.

Il modello CubeSat è stato sviluppato a partire dal 1999 dall’Università Politecnica della California e dall’Università di Stanford.

Il termine “cubesat” è stato coniato per denotare quei nanosatelliti che rispettano le specifiche descritte nel progetto CubeSat

Il design è basato su di un telaio realizzato in tecnologia Additive Manufacturing

La struttura ed il contenuto devono essere in grado di sopportare:

  • Variazioni ad alta temperatura
  • Vibrazioni e urti
  • Radiazioni elettromagnetiche
  • Vuoto spaziale

L’unità OBC (On Board Computer) viene utilizzata per ricevere comandi dalla stazione di terra e per la trasmissione dello stato di bordo e dei dati registrati dal PayLoad

Un’antenna a terra (Ground Station) viene utilizzata per comunicare con il CubeSat e gestirne il controllo operativo nelle varie fasi della missione

La trasmissione avverrà mediante il protocollo TCP/IP per realizzare «l’internet dallo spazio»

Dispositivo in grado di monitorare la radiazione cosmica basato sui fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) accoppiati ad un cristallo scintillante.

E’ un rivelatore di luce estremamente sensibile capace di rivelare anche un singolo fotone.

Al passaggio di particelle diventa un rivelatore di radiazioni nucleari o di particelle cosmiche.

Sviluppato dal team di studenti della SUPSI.

Grazie alla collaborazione con i radioamatori verrà realizzato un kit che permetterà agli studenti di costruire una ground station con la quale dialogare con AlSat#1

La competizione riguarderà le scuole medie e superiori di Italia, Svizzera e Malta.

Gli studenti potranno costruire la propria ground station utilizzando il kit in autonomia oppure potranno chiedere aiuto e supporto ad ADAA.

ADAA pubblicherà entro la fine del 2019 il bando di gara per le scuole con le regole di partecipazione alla competizione.

Le scuole vincitrici verranno premiate in un evento pubblico alla presenza di astronauti e scienziati aerospaziali.

STAGE 1-maggio/settembre 2017:
Definizione del “payload” e della “Mission Statement”
Determinazione della sede operativa  ADAA HQ in Ferno
Raccolta fondi

STAGE 2-ottobre 2017/dicembre 2019:
Acquisto di componenti
Sviluppo SW
Assemblaggio di schede elettroniche: OBC payload
Implementazione del sistema di comunicazione radio

STAGE 3-gennaio 2020/2020 giugno:
Collaudo e certificazione del volo

FASE 4-entro il primo semestre del 2019:
Trasferimento via satellite alla base di lancio
Installazione finale della “Ground Station”

GIUGNO 2020-AlSat lancio in orbita
Inizio del concorso

Ad inizio 2018 è stata avviata la fase principale di progettazione e sviluppo che ha portato al lancio di un volo precursore con pallone sonda alla quota di circa 40 km, il 15 settembre 2018, con Piano di Volo approvato dall’ENAC, dal Parco delle Groane in località Frutteto presso il Comune di Ceriano Laghetto (MB) alle ore 11.00.

Il pallone ha attraversato la troposfera con una costante diminuzione della temperatura fino a 55 °C sotto zero a circa 10 km dove ha passato la tropopausa per entrare nella stratosfera. La temperatura è quindi diminuita fino a raggiungere i 70 °C sotto zero a circa 20 km per poi riprendere a salire fino a circa gli 0 °C della stratopausa a 50 km di altitudine.

E’ stato utilizzato un pallone del peso di 3000 grammi gonfiato ad Elio.

Il sistema si compone di una fune di Nylon alla quale sarà agganciata la struttura di supporto della strumentazione di bordo consistente in un tracker GPS, una videocamera a 360° e in una radio per l’invio dei dati alla stazione di terra. La videocamera ha ripreso la terra a 360° dalla quota massima raggiunta trasmettendo a terra immagini spettacolari.

fly

Fly your Thesis Parabolic Flight

Fly Your Thesis è una missione dell’Agenzia Spaziale Europea che permette ogni anno a studenti universitari di portare i esperimenti scientifici in un ambiente di micro gravità.

La microgravità viene ricreata attraverso voli parabolici a bordo di un velivolo A320 specificatamente modificato.

I voli parabolici permettono di simulare l’assenza di peso utilizzando il metodo della caduta libera anche in presenza di atmosfera.

 

Il volo si divide idealmente in tre fasi.

 

L’aereo sale a 45°, per circa 30 s, con una forte accelerazione: i passeggeri sono schiacciati contro i loro sedili e il loro peso aumenta rispetto a quello misurato a terra in quanto alla forza di attrazione gravitazionale si aggiunge quella dovuta all’accelerazione dell’aereo in salita.

Il pilota smette di alimentare i motori del velivolo. Da questo momento sia l’aereo sia i passeggeri sono soggetti alla sola forza di gravità. L’aereo continua a salire per qualche secondo, descrivendo una parabola: già in questa fase i passeggeri risentono dell’assenza di peso, perché sia essi sia l’aereo sono attratti dalla stessa forza gravitazionale. Una volta raggiunto il punto di massima altezza, l’aereo continua a descrivere la sua parabola, iniziando la fase di discesa in caduta libera verso terra per 20-30 s: durante questa fase, i passeggeri fluttuano nell’aereo.

Il pilota torna ad alimentare i motori, riprendendo il controllo dell’aereo e, dopo un certo intervallo, è pronto a ripetere il ciclo.

 

 

 

Nella realtà, poiché ci si muove all’interno dell’atmosfera terrestre, c’è da mettere in conto l’attrito che si manifesta sempre come una forza opposta alla direzione del moto, producendo quindi un peso, sia nel momento della salita che in quello della discesa.

 

Al fine di permettere una traiettoria simile a quella in caduta libera, il pilota dell’aereo è costretto a bilanciare la forza di attrito con i motori, permettendo quindi all’equipaggio del velivolo di subire un’attrazione gravitazionale quasi costante durante la fase di discesa e quindi una quasi totale assenza di peso.

Studio della cefalea a grappolo

 

E’ una cefalea primaria neurovascolare estremamente dolorosa. Ha carattere periodico, con fasi attive alternate a fasi di remissione spontanea.

L’intenso dolore è causato dall’eccessiva dilatazione dei vasi cranici che generano pressione sulle terminazioni sensitive del nervo trigemino

L’eziologia è tuttora ignota.

 

Cause di aggravamento

 

Tensionamento Muscolare

Nervi

Solo metà del cervello viene colpito dalla malattia.

Possono essere inclusi diversi tipi di mal di testa, causati dalla cefalea.

 

Perché Zero-G

Quel poco che sappiamo del mal di questo mal di testa è che è causato dall’eccessiva affluenza di sangue al cervello.

In uno stato di gravità 0 il sangue si sposta dalla parte inferiore del corpo a quella superiore. Questo simulerebbe una “crisi” in un paziente sano.

 

Cosa potremmo misurare

 

Causando una “crisi” in un paziente sano potremmo fare dei test di reazione nervosa.

Come cambia la reazione muscolare ed il tensionamento dei muscoli.

Osservare la reazione dell’occhio in modo da individuare se è simile o meno a quella durante una vera crisi.

Interessante potrebbe essere anche la percezione dolorifica, se varia o meno.

Correlazione con l’emicrania spaziale

Se le risposte fossero positive si potrebbe elaborare una terapia.

 

Test per la reazione nervosa

Test di tensionamento muscolare

Test visivi

 

Gli strumenti necessari per rilevare i dati al fine della ricerca sono:

– braccialetti biometrici (per pressione, battito cardiaco ecc)

– cuffia eeg per misurare l’attività cerebrale

Aprile – Luglio 2019: selezione del tema di studenti

Ottobre 2019 : presentazione della domanda di partecipazione all’ESA

Ottobre – Maggio 2020: preparazione dell’esperimento

Maggio 2020: FLIGHT

Giugno – Luglio 2020: Post Flight Analysis, Publication

k2

K2 Exploration Experiment

Keywords: exploration, K2, High Altitude physiology

 

Scopo del progetto

Nel 2018 un esploratore ha compiuto una missione di esplorazione sul K2 una delle vette più alte e ambite (8.600m)

Durante l’esplorazione sono stati registrati parametri vitali trasmessi in tempo reale a SA grazie a un collegamento satellitare dedicato.

Prima della missione l’esploratore è stato sottoposto a una serie di esami clinici ai quali, al rientro, ha fatto seguito la ripetizione degli stessi.

E’ in corso l’analisi dei dati cui farà seguito una pubblicazione e una conferenza

Projects During Analysis and Selection

Semantic Juris Search Library

Scopo del progetto è convertire in formato digitale documenti opportunamente selezionati riguardanti fasi giudiziali e giurisdizionali di particolare rilievo socio-economico e politico, che hanno inciso fortemente sulla società italiana ed alimentare un database per ottenere un motore di ricerca basato su analisi semantica di interfaccia dei documenti acquisiti.

UCM dispone di documenti giuridici opportunamente selezionati il cui processo di analisi comporta l’utilizzo delle seguenti tecnologie:

  • Scanner professionali
  • Sistema OCR per l’acquisizione dei testi
  • Sistema di Natural Language Processing per analizzare i testi e indicizzarli
  • Web Interface per gestire e accedere ai contenuti
  • Web App

I testi indicizzati verranno inoltre utilizzati ai fini della ricerca scientifica giuridica per individuare:

  • Collegamenti e correlazioni tra eventi e/o individui attraverso l’analisi topologica dei contenuti
  • Estrarre conoscenza dai dati con un approccio Big-data per ricostruire la metodologia dell’indagine e del processo e giungere a un modello investigativo da utilizzare con tecnologie di Machine Learning all’interno di applicazioni software in ambito forense.
  • Applicazione del modello investigativo a situazioni comparabili, sulla base dell’analisi dei comportamenti socialmente rilevanti con tecnologie di AI in ottica predittiva nella realizzazione di comportamenti simili.

L’ambito di studio presuppone la creazione di un team fortemente interdisciplinare che comprenda:

  • Computer science per la definizione delle architetture del sistema e relativi tool software
  • Legal expertise per lo studio e la definizione delle tecnicalità giuridiche del progetto
  • Data scientist per la definizione dei modelli e relativa analisi dei dati
  • AI expertise per la realizzazione dei sistemi di Machine Learning

SA dispone delle tecnologie necessarie per acquisire e analizzare i testi al fine di raggiungere lo scopo del progetto.

SA ha acquisito grande esperienza nella Digital Forensic grazie alla realizzazione di motori di ricerca giuridici sia in Italia che in Svizzera (www.nemesionline.com) oltre alla consolidata esperienza nello sviluppo di tecnologie basate su Machine Learning e AI.

Social Behavior Study

Scopo del progetto è la realizzazione di un software basato su AI in grado di analizzare dati provenienti da diverse fonti, relativi ad eventi reali collegati agli attuali conflitti medio-orientali e generare una analisi di scenario con capacità predittiva di possibili minacce critiche ed imminenti, che possono realizzarsi nell’area oggetto di studio.

Per realizzare un software predittivo è necessario definire gli ambiti di studio, fortemente interdisciplinari, atti a costruire il set di informazioni necessarie per realizzare software in grado di auto apprendere, secondo i principi del Deep Machine Learning:

 

  • Computer science per la definizione delle architetture del sistema e relativi tool software
  • Sociologia per lo studio del comportamento degli individui
  • Psicologia per lo studio del comportamento del singolo individuo
  • Legal expertise per lo studio degli aspetti giuridici/culturali
  • Data scientist per la definizione dei modelli e relativa analisi dei dati
  • AI expertise per la realizzazione del sistema di Machine Learning
  • Hystory expertise per lo studio degli aspetti storici ed evolutivi delle società
  • Climate change expertise per lo studio dell’impatto dei cambiamenti climatici sulle popolazioni

 

Verrà definito un protocollo di attività che ciascun membro del team di esperti dovrà svolgere.

Il risultato di questo studio sarà un modello comportamentale che verrà inserito in un software di analisi di scenario: il software reagirà agli eventi che costantemente verranno monitorati generando previsioni e allarmi.

 

– Sociology for the study of the behavior of individuals

– Psychology for the study of the behavior of the individual

– Legal expertise for the study of legal / cultural aspects

– Data scientist for model definition and related data analysis

– AI expertise for the realization of the Machine Learning system

– Hystory expertise for the study of the historical and evolutionary aspects of societies

– Climate change expertise for the study of the impact of climate change on populations.

An activity protocol will be defined that each member of the expert team will have to carry out.

The result of this study will be a behavioral model that will be inserted in a scenario analysis software: the software will react to the events that will constantly be monitored generating forecasts and alarms.

SA è in grado di mettere a disposizione il proprio team di esperti di R&S per definire il protocollo di ricerca, coordinare il progetto e realizzare il software predittivo.

In questo progetto il coinvolgimento di più soggetti/università è necessario per creare il team fortemente interdisciplinare necessario alla realizzazione del protocollo di ricerca.

Smart Coat

Realizzare un sistema di misurazione dei livelli di stress del personale sanitario, in particolare del chirurgo, durante le normali attività cliniche con lo scopo di generare allarmi.

L’analisi dei livelli di stress del personale sanitario è un aspetto fondamentale nelle recenti applicazioni organizzative delle strutture ospedaliere e assimilabili per garantire ai pazienti la massima affidabilità possibile anche nell’ottica dei rimborsi assicurativi in caso di errore.

 

Per la realizzazione del progetto sarà necessario coprire i seguenti ambiti di ricerca:

  • Computer science per la definizione delle architetture del sistema e relativi tool software
  • Legal expertise per lo studio e la definizione degli aspetti giuridici
  • Data scientist per la definizione dei modelli e relativa analisi dei dati
  • IoT expertise per la realizzazione del prototipo
  • Psicologo per la definizione delle regole che definiscono gli aspetti clinici dello stress

 

Scopo principale del progetto è realizzare un Poc del sistema funzionante da testare in ambiente clinico reale.

SA mette a disposizione il proprio team di esperti in particolare nel settore IoT per la realizzazione del Poc.

A tal fine verrà posta presso UCM Ludes Campus una stampante 3D per la realizzazione del prototipo fisico applicabile in forma wearable.

Sarà necessario coinvolgere anche una struttura ospedaliera o assimilabile per i test on field.

3d Robotic Hand

Utilizzando la stampante 3D presente presso la sede SA nel laboratorio di UCM, si propone di stampare un modello di mano robotica in 3D specificatamente pensata a basso costo così da poter essere proposta come soluzione migliorativa della vita anche nei paesi poveri e in via di sviluppo.

Non si tratterà solamente di un modello meccanico ma incorporerà sensori e attuatori facilmente reperibili nel mercato della componentistica elettronica o proposto in kit di montaggio direttamente da SA.

Disruptive il software di AI su cui si baserà il funzionamento della mano che verrà rilasciato in open source.