Attività formative XL ciclo

Progetto formativo, attività didattica programmata/prevista e insegnamenti previsti (distinti da quelli impartiti in insegnamenti relativi ai corsi di studio di primo e secondo livello)

Diritto e arte

I, II e III anno: I rapporti tra diritto e arte e le modalità con cui il diritto può tutelare e valorizzare il patrimonio artistico sono oggetto di riflessioni da molto tempo: le lezioni tratteranno le più innovative questioni che interessano il diritto dell’arte, con ospiti italiani e stranieri. Tra i temi che saranno trattati: le fondazioni di beni culturali tra stabilizzazione storica e novità normative, gli archivi d’artista e la problematica delle autentiche, la normativa internazionale per la tutela del patrimonio culturale e i problemi legati alle esportazioni. L’iniziativa è organizzata in collaborazione con il Centro di ricerca sulla storia dell’arte contemporanea (Crisac)

Diritto e letteratura 

I, II e III anno: il movimento di law and literature si è sviluppato negli Stati Uniti nel corso del XX secolo con lo scopo di mettere in evidenza gli stretti legami tra diritto e letteratura. Da un lato si è trattato di studiare la raffigurazione di giuristi, processi e istituti giuridici attraverso il filtro della letteratura (law in literature) Dall’altro si è cercato di verificare se il testo giuridico e il testo letterario potessero essere accomunati dagli stessi strumenti ermeneutici (law as literature). Il movimento, che ha avuto esponenti importanti come John Wigmore, Benjamin Nathan Cardozo e più di recente James Boyd White e Richard Weinberg, si è presto propagato in Europa. Le lezioni mirano a mettere in evidenza il dialogo esistente tra letterati e giuristi a questo riguardo. Il programma è anche mirato a pubblicare i contributi nella recente collana inaugurata presso Il Mulino dal Prof. Gaspari e dalla Prof.ssa Pozzo.

Diritto e lingua 

I, II e III anno: lo studio dei legami tra lingua e diritto è stato affrontato, nel corso del tempo, da diversi punti di vista da giuristi , storici , sociologi , filosofi e linguisti , che hanno messo in evidenza come il diritto, al pari della lingua, è un fenomeno culturale che deve essere analizzato tenendo conto del tempo e del contesto .
Si tratta di un tema assai antico, ma che è venuto alla ribalta negli ultimi decenni con rinnovato interesse a fronte dell’instaurarsi di fenomeni stabili di aggregazione sovrannazionale, dell’infittirsi dei commerci internazionali, così come delle importanti migrazioni di popoli su base mondiale, che hanno reso necessario il confronto tra diverse culture, come pure tra le diverse lingue in cui queste si esprimono. La società multiculturale necessita di un dialogo continuo tra diverse culture, diverse lingue e diversi sistemi giuridici a cui la nostra università deve preparare i professionisti del domani. Le lezioni offrono l’occasione di incontro tra giuristi e linguisti. I risultati della ricerca troveranno una sede per la loro pubblicazione nella Collana Le lingue del diritto, edita da Giuffré.

I diritti delle donne nella società multiculturale

I, II e III anno: in accordo con la cattedra UNESCO, istituita all'Insubria nel 2019, si terrà un ciclo di lezioni dedicate ai diritti delle donne nelle diverse realtà sociali e culturali. Un particolare riguardo sarà dedicato al tema dei pregiudizi impliciti e all'utilizzo delle immagini della donna nella pubblicità. Parte delle lezioni verranno svolte dal visiting professor previsto all'interno del programma della Cattedra UNESCO. Allo stesso tempo rientreranno in questo ciclo di attività, le iniziative inserite nell'ambito di Como città creativa UNESCO, per cui si sta sviluppando un apposito programma sulla sostenibilità sociale della filiera del tessile con particolare riguardo al lavoro femminile

La tutela dell’ambiente tra diritto, economia e comunicazione dei rischi

I, II e III anno: il ciclo di lezioni è volto a fornire ai dottorandi un’introduzione ai temi della responsabilità civile per danni all'ambiente, alla disciplina del cambiamento climatico in chiave comparatistica, alla sostenibilità da un punto di vista giuridico ed economico. le lezioni sono concepite in modo interdisciplinare e si avvalgono dell'aiuto di esperti esterni

Summer school 

I, II e III anno: la Summer school prevede un programma interdisciplinare volto principalmente a studiare i temi del diritto dell'ambiente con professori francesi, olandesi, polacchi e belgi, che portano la loro esperienza in relazione allo sviluppo di un diritto dell'ambiente europeo e internazionale

Diritto e scienza

I, II e III anno: il dialogo tra diritto e scienza che si è sempre palesato nel corso della storia, presenta al giorno d'oggi innumerevoli implicazioni che il ciclo di lezioni cercherà di affrontare con l'ausilio di esperti provenienti da altri settori del sapere. In particolare verranno affrontati i temi della blockchain e del metaverso, così come quelli della prova scientifica nell'ambito del processo civile, così come infine l'uso delle tecnologie nella protezione e nella tutela delle opere d'arte. 

Feynman path integrals

I anno: this short lecture series provides a very brief introduction to the Feynman Path Integral approach to quantisation, which represents a completely original and alternative axiomatic basis for quantum theories. While developed within the framework of non-relativistic quantum mechanics, the method is of particular importance (for its clarity and simplicity) in second or field quantisation. However, it finds useful applications in many other areas, as diverse as statistical mechanics and even, for example, financial analysis. Being limited to eight hours of front-on lectures, little attention is paid to mathematical rigour. In other words, a description of the physical basis and significance will be provided, together with some of the interesting applications of the technique of relevance to physics.  

Quantum technologies

I anno: the second quantum revolution is unfolding now, exploiting the enormous advancements in our ability to detect and manipulate single quantum objects and triggering the development of the different quantum technologies. The course, after a preliminary introduction to the principles of quantum information, is intended to give an introduction to the different quantum technologies for computing, simulation, communication, metrology, and machine learning, including quantum optics laboratory demonstration of quantum information protocols.  

Non-equilibrium statistical physics: kineting roughening and active matter

II anno; classical statistical mechanics describes system at thermodynamic equilibrium. However, a wide range of natural systems, ranging from climate to virtually all living matter, are kept out of equilibrium by external driving and/or fluxes of energy which is constantly absorbed and dissipated through the system.
This course focuses on two prototypical classes of non-equilibrium systems: (i) kinetic roughening of driven interfaces and (ii) active matter.
Kinetic roughening is relevant to the description of many interfacial problems under non-equilibrium conditions (deposition at the solid-gas interface, flame front propagation, wetting, etc.), while active matter is a nonequilibrium paradigma capable of explaining the behavior of many biological systems, from bird flocks to bacteria colonies and cellular migration to cite a few examples.

Non Newtonian aspects of general relativity

I anno: this is a 20 hours course, where some specific aspects of the general relativistic dynamics will be discussed, compared to the analogous mechanisms in Newtonian gravity, when allowed. The main arguments included in the course are:

• Einstein equations and their comparison with Newtonian gravity: time dependence, non harmonicity tensorial character, non linearity;
   
• Gravitational waves: generation and detection; weak and strong gravitational waves, effective one body formalism;
   
• Dragging effects and weak and strong gravitomagnetism, with applications to the motion of massive bodies and galaxies.

However, modifications on the program can be considered on demand, in order to adapt the details of the lessons to the specific needs of the students.  

Complements of theoretical physics

II anno: this is a 20 hours course, with the aim of presenting some advanced topics in theoretical physics, related with the physics of the standard model and/or general aspects of theoretical physics. The main arguments proposed by the course are:

• Symmetries in quantum field theory: Lie groups, spontaneous symmetry breaking of global symmetries and local symmetries, symmetries in path integral formalism, anomalies;
• Feynman integrals in classical and quantum theories. Methods of computation of the Feynman integrals and related twisted cohomology;
• The geometry of the Standard Model of Particles and possible extensions to grand unification models.

According to the interests of the participating students, it is possible to consider a short introduction to all such arguments, or to develop more deeply one of them if needed.  

Fluorescence Methods in molecular biophysics

I anno: biophysics is a subject intrinsically at the interface between hard sciences and life sciences, and constitutes an ideal bridge within these two fascinating universes. In this teaching module the biophysical approach will be outlined, evidencing its specificities and originality with respect to classical biological subjects. The basics of molecular biology will be sketched in “pills”. In so doing, the students will be led to mature a deep comprehension of the intimate relationship between biomolecules structures and their biological function. Subsequently, some considerations will be driven about the peculiar thermodynamics of metabolic reactions. Binding reactions will be modelled in details evidencing their crucial role in metabolic regulation. The main concepts underlying the electronic state transition spectroscopy of molecules in solution will be recalled. The advantages of fluorescence will be discussed and several advanced fluorescence techniques will be presented and applied to the elucidation of binding equilibriums. Particularly, we will focus on time-resolved and fluctuation analyses methods. Further, we will correlate the conformational dynamics of biomolecules with benchmark spectral features, introducing fluorescence resonance energy transfer, both applied on molecular ensembles and at the single molecule level, as a powerful tool to characterize biomolecular structures and interactions. All the above topics will be tackled by relying both on examples extracted from the research experience of the teacher and on critical examination of seminal papers from the historical literature. At the end of the course, the students will inherit a comprehensive panorama of time-correlated single photon counting, fluorescence correlation spectroscopy and single-molecule fluorescence resonance energy transfer. Moreover, they will gain some insight on the molecular mechanisms governing life and on the physical laws on which they are based.

Fundamentals of machine learning

II anno: the course will cover the state-of-the art algorithms and knowledge about the

supervised learing techniques

In particular, those topics will be coveres:

1. Introduction to classifications problems and methods. Definition of Training Set, Test Set, Validation and metrics to assess the performances of classifiers;
2. Classification based on parametric model;
3. Classification based on non-parametric model . Decision Trees, Random Forests and linear classified will be presented with the necessary mathematical background and application in physics/astrophysics;
4. Classification with Support Vector Machine and Neural Networks;
5. Introduction to Deep Learning techniques and architectures of deep neural networks for.

• Image classifications

In order to fully exploit the lessons and the concepts given in the course plan, an introduction to data preparation, features selections and transformation (e.g. principal component analyss) will also be part of the lectures.

Nota generale a tutti i corsi: gli studenti saranno tenuti a seguire almeno 60 ore di corso all'interno dell'offerta formativa, secondo un piano didattico approvato dal Collegio dei Docenti.

Numerical methods for astrophysics

II anno: the course "Numerical methods for astrophysics" is meant to introduce state-of-the-art numerical modelling techniques employed in astrophysics, and will cover 20 hours. In

detail, the following topics will be covered:

• Newtonian dynamics and the N-body problem (grid-based vs particle-based methods);
• Advanced techniques for computational hydrodynamics: adaptive mesh refinement vs moving-mesh vs mesh-free methods, advantages and limitations;
• High performance computing: code development and optimization.

Time series analysis for astrophysicists

II anno: time series are ubiquitous in astrophysics. This course is aimed at providing PhD students the main capabilities to extract physical information with state-of-the-art statistical inferences from the available datasets. We will refer to real science cases developed in the astrophysical literature, yet the discussed methodologies could be of definite interest to anyone involved in quantitative analysis of data in a temporal (or spatial) sequence in any field of modern physics, economy, engineering and social sciences.

At the end of the course students will be able to:

• Carry out analysis of any statistical problem in a full Bayesian framework;
• Properly model time series to derive meaningful statistical inferences about stationarity;
• Short and long-term memory behavior;
• Deal with data irregular spaced and/or affected bu correlated noise;
• Apply big-data techniques to carry out the analyses of typical large datasets obtained by modern astrophysical facilities.

More specifically the main topics of the course are:

• Time (and spatial) variability in astrophysics
   
• Time- domain analysis and auto-regressive processes
   
• Irregular sampling, Lomb Scargle periodograms
   
• Case studies: ANG variability
   
• Advanced topics: non-parametric analysis
   
• Matching filter
   
• Case study: LIGO/Virgo gravitational wave signals
   
• Big-data machine learning and intelligent systems for time- series analysis
   
• Case studies: spatial variability /CMB, large scale structure)

Advanced topics in astrophysics
 

I anno:

1. Multiscale simulations: incorporating unresolved physical processes in advanced numerical simulations.
2. Search for periodicity in astrophysical time-series.
3. Structure and Physics of the Milky Way.
4. Atmospheric escape in exoplanets.
5. Machine Learning in Astrophysics.

Advanced astrophysical fluid dynamics 

II anno:

- Rotating equilibria and thick discs: barotropic equilibria and Taylor-Proudman theorem, baroclinic equilibria, Solberg-Hoiland stability criterion
- Accretion discs: inviscid thin disc, viscous evolution of a thin disc and spreading of a thin ring, steady-state viscous thin discs, angular momentum transport, Shakura-Sunyaev alpha-disc “standard” model, emitted spectrum, the Eddington limit, angular momentum transport in discs
- Effects of rotation on waves, epicyclic frequency and Lindblad resonances, density waves in discs, Toomre instability, Papaloizou-Pringle instability 

Low-noise measurements and feedback: a laboratory
 

I anno: Freshman statistics tells you that if you want data with lower noise, you can always average for longer. Sometimes this would take an unfeasible amount of time, other times you might realize that noise increases with the duration of the measurement - the infamous experimental drifts - and more averaging is detrimental.
In this hands-on course we will introduce how to characterize the time dependence of noise using the noise power spectral density, and how to identify the best averaging time before drifts kill the measurement through the Allan deviation. We will introduce two methods for increasing signal-to-noise ratio: lock-in detection, which works well when the property to be measured can be switched on and off periodically, and closed-loop feedback control, to stabilize the experimental apparatus and reduce drifts in the first place.
The course is well suited to experimentalists and theoreticians alike: we will see techniques at work in any mobile phone and modern kitchen oven, that can be implemented in many experimental setting but also used to understand how gravitational waves are detected.

Laser-Driven Radiation Sources: Science, Technology and Applications

II anno: This short course introduces students to the technological aspects and applications of laser-driven sources of radiation, one of the most active areas of research in laser physics today. The course begins with a brief introduction to ultrafast lasers, followed by an overview of the science, technology, impact, and applications of state-of-the-art secondary sources. These include parametric amplifiers (mid-infrared sources), optical rectification or photoconductive switching (THz sources), and non-perturbative light-matter interactions (high-order harmonic generation).

Fundamentals and Applications of Optical Metrology
 

II anno: This short course introduces students to the basic concepts of optical metrology and provides an overview of the current state-of-the-art for some of its most advanced and widespread applications. The course begins with an introduction to the theoretical aspects of optical metrology and the physical mechanisms underpinning its applications. It then analyzes examples of transformative metrological applications, such as interferometry (empowering the observation of phenomena like gravitational waves), spectroscopy (e.g., time-resolved spectroscopy with unparalleled sensitivity), and dual-comb spectroscopy (used e.g., astrophysical observations).

Advanced Concepts of Light-matter Interaction and Their Applications 

I anno: This short course introduces students to the basic concepts of light-matter interactions and their applications. It begins with an introduction to laser physics and the different regimes of light-matter interaction driven by intense laser fields. The course then focuses on key applications of lasers, such as micromachining (cutting, drilling, and machining of transparent materials), medical applications (e.g., eye surgery), and applications to astrophysics (spectroscopy and interferometry).

Ogni anno il consiglio di Dottorato propone nuove attività formative organizzate dall’Università
degli Studi dell’Insubria. La descrizione dei corsi è in italiano ma le attività si terranno in lingua
inglese

I anno

Etica dell'IA, IA spiegabile e ruolo del processo decisionale umano
Il corso si propone di definire ed esplorare le questioni etiche inerenti all'uso dell'intelligenza
artificiale (IA), di fornire modelli di explanability di IA e di combinarli con modelli e definizioni di
processi decisionali. Il corso si occupa di una serie di questioni e argomenti attuali attraverso
l'applicazione di importanti teorie morali. Questo corso si propone di definire ed esplorare le
questioni etiche inerenti all'uso dell'intelligenza artificiale (IA), di fornire modelli di explanability di
IA e di combinarli con modelli e definizioni di processi decisionali. Gli argomenti trattati includono,
ad esempio, la nozione di responsabilità, le questioni etiche nella progettazione e nella gestione
dell'IA, gli aspetti etici dei rischi tecnici, la distribuzione della responsabilità nell'ingegneria, nel
design e nell'architettura e il rapporto tra sostenibilità, etica e tecnologia.

PDE su grafi metrici: teoria spettrale degli operatori differenziali, propagazione delle onde e
applicazioni
Il corso fornisce un'introduzione alla teoria delle equazioni differenziali parziali (PDE) su grafi
metrici ed è suddiviso in quattro parti. La prima parte introduce le definizioni di base e la nozione
di operatore differenziale selfadjoint su un grafo metrico. Include una descrizione delle varie
realizzazioni di operatori selfadjoint del Laplaciano e una rassegna dei principali risultati dellateoria spettrale. La seconda parte si concentra sull'analisi della dinamica lineare delle onde su grafi
metrici, con particolare attenzione all'equazione lineare di Schrödinger. La terza parte del corso si
concentra sull'equazione di Schrödinger non lineare, in particolare sull'analisi delle soluzioni
stazionarie e della loro stabilità. Infine, l'ultima parte del corso esamina alcuni risultati sul
problema della giustificazione dei modelli di grafi metrici come approssimazioni per la dinamica
delle narrow tube network

II anno

Strategie di Flipping per grandi sistemi lineari strutturati: analisi spectrale, aspetti algoritmici e
applicazioni
Il corso si concentra sugli aspetti teorici e algoritmici della strategia di flipping, testandola su
applicazioni rilevanti come le equazioni differenziali evoluzionarie evolutive approssimate e
problemi di deblurring nell'immagine. Il corso coprirà diversi argomenti, quali: analisi spettrale delle
matrici e delle sequenze di matrici in senso di localizzazione e risultati di distribuzione;
precondizionamento in varie algebre di matrici e risultati di clustering; applicazione della strategia
di flipping alle equazioni differenziali evolutive approssimate, applicazione della strategia di flipping
ai problemi di deblurring nell'immagine con varie condizioni al bordo (BC) incluse BC riflettenti e
anti-riflettenti.

Introduzione ai Knowledge Graph e ontologie
Il corso propone un'introduzione ai knowledge graph, che hanno recentemente raccolto una
notevole quantità di attenzione sia da parte degli accademici che dell'industria. I knowledge graph
possono assumere diversi modelli di dati per organizzare la conoscenza del mondo e integrare le
informazioni estratte da più fonti di dati. I grafici hanno anche cominciato ad avere un ruolo
fondamentale nella rappresentazione delle informazioni estratte dai sistemi AI a diversi livelli.L'obiettivo di questo corso è quello di fornire una panoramica su diversi modelli di dati dei
knowledge graph, concentrandosi poi su ontologie come grafi complessi che combinano una
tassonomia e dati. Il corso combina un background teorico con un approccio hands-on, mirato a
offrire agli studenti la possibilità di acquisire i fondamenti dell'ingegneria RDF e dei knowledge
graph.

School on Neuroimmune Pharmacology

I, II e III anno: la neuroimmunofarmacologia si colloca all'intersezione di farmacologia, immunologia e neuroscienze, caratterizzandosi dunque per un elevato grado di inter- e transdisciplinarietà e offrendo approcci terapeutici originali fondati sulla conoscenza dei complessi rapporti tra sistema nervoso e sistema immunitario. L'obiettivo prioritario di questa disciplina è l'identificazione di nuovi bersagli farmacoterapeutici e il riposizionamento di farmaci già disponibili per altre indicazioni grazie a una caratterizzazione dei loro effetti neuroimmunologici. La neuroimmunofarmacologia è una disciplina scientifica alquanto giovane ma in rapida e vivace crescita. Nel 1993 è stata fondata la Società di Neuroimmunofarmacologia (Society on Neuroimmune Pharmacology, SNIP - https://s-nip.org/), nel 2006 inizia la pubblicazione del Journal of Neuroimmune Pharmacology (Springer-Nature, https://link.springer.com/journal/11481), e nel 2008 viene pubblicata la prima edizione del volume Neuroimmune Pharmacology (JNIP, Springer), cui nel 2016 è seguita una seconda edizione aggiornata e estesa (https://amzn.to/2OmZniT). Questa disciplina non si limita allo studio delle malattie infiammatorie e autoimmuni del sistema nervoso (ad esempio, la sclerosi multipla e le neuropatie periferiche, classici ambiti di interesse della neuroimmunologia), bensì comprende processi neurodegenerativi quali la malattia di Parkinson e di Alzheimer, i disturbi correlati allo stress, le malattie cardiovascolari e in generale tutte quelle condizioni nelle quali processi infiammatori periferici e centrali 

coinvolgono e/o sono influenzati dal sistema nervoso

La School è parte integrante dell'attività didattica e formativa del Corso di Dottorato. Anche grazie alla collaborazione delle società scientifiche patrocinanti, la School viene promossa in ambito internazionale.

School on Methodology, Ethics and Integrity in Biomedical Research
I, II e III anno: questa School nasce nell'ambito del corso di dottorato di ricerca in Medicina Clinica e Sperimentale e Medical Humanities, e vede l'adesione dei corsi di dottorato che in esso sono confluiti, e precisamente il corso in Farmacologia Clinica e Sperimentale e il corso in Medicina e Scienze Umane. Coerentemente con le finalità dichiarate del corso ("fornire le competenze metodologiche per progettare e realizzare attività di ricerca sperimentale e clinica in una prospettiva globale e sistemica che porti ad approfondire la riflessione anche sugli aspetti etici, e deontologici connessi alla ricerca sperimentale di base e applicata alla clinica e alla terapia, farmacologica e non farmacologica"), i docenti che hanno dato vita a quella proposta caratterizzata da forte innovatività e interdisciplinarietà intendono ora sviluppare un ulteriore strumento, integrato nell'offerta formativa post lauream, utile a perseguire l'obiettivo della promozione della cultura dell'integrità scientifica in biomedicina.
L'Università dell'Insubria si distingue nel panorama nazionale per una specifica attenzione a questi temi di grande attualità e portata globale, ancora quasi del tutto assenti nel dibattito politico-strategico della ricerca scientifica italiana. Il nostro Ateneo si è infatti dotato di un Codice Etico che - come nessun altro a nostra conoscenza tra le università italiane - affronta in maniera estremamente concreta temi quali il conflitto di interessi e l'integrità nella ricerca scientifica. A tale riguardo e ai fini di questo progetto di School, è di estremo rilievo l'esperienza del ciclo di seminari sul Codice Etico, promosso e organizzato dal gruppo di lavoro che ha redatto il Codice (del quale facevano parte alcuni dei proponenti di questa School), e che ha avuto notevole successo e attenzione anche grazie alla pubblicazione dei filmati in forma integrale sul web.

Giornata scientifica annuale del Corso

I, II e III anno: la ricerca biomedica è tra i fattori cruciali per il progresso e il benessere delle società moderne, e la professione del ricercatore biomedico è tra le più entusiasmanti dal punto di vista intellettuale

Negli ultimi decenni, tuttavia, intraprendere una carriera di ricerca nel campo della biomedicina è diventato sempre più difficile, a causa soprattutto dell’aumento della competizione e della riduzione dei finanziamenti. La pressione dovuta all’intensa competizione per i finanziamenti e per assicurarsi un posto di lavoro stabile nelle istituzioni accademiche sono tra i maggiori fattori che spingono i ricercatori a infrangere la loro integrità professionale adottando pratiche di ricerca discutibili, fino a commettere atti di vera e propria

cattiva condotta scientifica

VIRT2UE, Training program for research integrity 
Modules
(1) The European Code of Conduct for Research Integrity
(2) Introduction to research integrity - a module that introduces the basic principles of research integrity and asks you to apply the European Code of Conduct to your own context.
(3) Introduction of Virtue Ethics to Research Integrity - a module that introduces the relevance of virtue ethics to research integrity and asks you to reflect about research integrity issues.
(4) Virtue ethics applied under current research conditions - a module that addresses more systemic issues, like performative pressures in research, and relates these to virtue ethics and the individual experience of the researcher.

Il Corso di Dottorato di ricerca in Medicina Clinica e Sperimentale e Medical Humanities intende rispondere alle esigenze formative dei giovani ricercatori fornendo conoscenze complete e aggiornate sui principi fondamentali, sulle metodologie e le pratiche della ricerca sperimentale preclinica e clinica in biomedicina.

L'annuale giornata scientifica, giunta nel 2022 all'ottava edizione (https://tinyurl.com/y8vuyxag) costituisce un appuntamento consolidato e di grande valore formativo per i dottorandi che apprendono in tal modo i fondamenti della comunicazione e della discussione in ambito scientifico congressuale. 

Sperimentazione animale e modelli alternativi:aspetti legislativi,sperimentali ebioetici (primo anno)

Modulo A1) Organoidi e culture cellulari3D, rilevanza nell'ambito delconcetto di "replacement"2) Organoidi, culture cellulari 3De applicazione in ambito di ricercapreclinica3) Organoidi e rispetto di aspetti dibioetica4) Sviluppo di metodiche in vitro eloro validazione in ambitoregolatorioModulo B1) La attuale regolamentazioneitaliana in ambito disperimentazione animale nellaricerca biomedica2) Modelli preclinici di tipoanimale e alternative di utilizzo dimodelli sperimentali “in vitro”3) Modelli animali su specie diinvertebrati4) Aspetti bioetici dellasperimentazione animale nellaricerca biomedica di base eapplicativa

The NGStechnique: theory, applications and future perspectives (secondo anno)

This minicouse will be organizedin four lessons on the followingarguments: a) the NGS techniqueand the relative possibleapplications; b) third and fouthgeneration sequencing; c)functional aspects of geneexpression and regulation; d)NGD Data analysis workflow andfunctional enrichment.

Introduction to Systems Biiology (primo e secondo anno)

The course is a primer to workwith large datasets (big data orwide data) that suffer fromdimensionality and sparsity. Afterdescribing common strategies forfeature selection and extraction,students will learn how to obtainfunctional information fromextracted features. Moreover,foundations of graph theory andnetwork science will be describedand discussed.Lesson 1 (4 h): Introduction toSystems biology. Emergentproperties and nonlinear complex systems. Dimensionality reductionin datasets (NGS, proteomics).Univariate filters. Multivariateanalysis (PCA, PLS, PLS-DA).Cross-validation. The receiveroperating characteristic. Recursivefeature elimination. Practicalactivities.Lesson 2 (4 h):Over-representation analysis. TheFisher exact test. Correction formultiple testing (Bonferroni vs.Benjamini-Hochberg).Gene/protein databases. Ontologyand pathway databases. Otherdatabases for functionalenrichment. Gene-set enrichmentanalysis. Practical activities.Lesson 3 (4 h): Principles of graphtheory. Network statistics.Topological analysis. Randomnetworks vs. real networks.Clustering strategies. TheCytoscape environment. Practicalactivities.

Techniques for Neuroscience

1. “Imaging techniques”Dott Cesare Covino, ALEMBIC(Advanced Light and ElectronMicroscopy Bioimaging Center),San Raffaele.2. “Techniques to study neuronalplasticity”Prof Tommaso Pizzorusso, ScuolaNormale Superiore of Pisa.3. Stereotaxic proceduresProf.ssa Angelisa Frasca,Università di Milano4. “Genome editing for diseases ofthe CNS”Prof.ssa Alessandra Recchia,University of Modena5. “Generation and study of iPSCand organoids as models forgenetic diseases of the nervoussystem”Prof.ssa Anna Corradi, Universityof Genova.

Applicazioni in ambito oncologico della tecnologia NGS a scopo diagnostico, prognostico e terapeutico: - il modello del carcinoma colorettale – il modello del carcinoma endometriale (terzo anno)

Il minicorso ha lo scopo didelineare l'impiego sempre piùdiffuso della tecnologia NGS nellapratica clinica oncologica e dimostrare come le classificazionitumorali richiedano l'integrazionedi conoscenze approfondite deimeccanismi tumorigenici per ilriconoscimento di entitàbiologiche distinte e per la correttaimpostazione degli approcciterapeutici.

Cancer stem cells: understanding tumour hierarchy and heterogeneity for cancer treatment. – Lesson 1: From Stem cells to Cancer Stem Cells. – Lesson 2: Cancer Stem Cell’s Niche. The relation with the microenvironment. – Lesson 3: Targeting Cancer Stem Cells. Innovative approaches for targeting CSCs. 

Cancer stem cells (CSCs) areself-renewing cells that areidentifiable in most liquid andsolid cancers and contribute totumor onset, expansion, resistance,recurrence and metastasisfollowing therapeuticalapproaches. CSCs are identified by theexpression of cell surface markers,which depends on the type oftumor. The transition betweenCSCs with cancer cells occurs intumors and is under the control ofreciprocal signals between CSCsand the tumor microenvironment(TME), including the CSC niche.Different degrees of evidenceindicate that cancer stem cells area relevant cause of failure ofconventional chemo/radiotherapy,due to their resistance to suchtherapeutic approaches. Therefore,targeted therapy to eliminate CSCsis essential.

Experimental imaging in translational research (terzo anno)

The seminary is focused on theusefulness of experimentalimaging for preclinical andclinical researchers in traslationalmedicine.The use of advanced andinnovative imaging technologiesallows to observe, monitor,analyze with high resolution everychange in small animals (mice,rats) ?induced by drugs,molecules, anti-bodies beforehistology.Experimental imaging based onUltrasound, Color Doppler,Photoacoustic, CEUS, MagneticResonance, ComputedTomography, micro-PET, OpticalImaging can accurately providequalitative and quantitativeinformation in differentcardiovascular, oncological andinflammatory diseases.Number of experiments andsacrified animals can besignificanly reduced, whileresearch level significantly raisedusing experimental imaging.

Elementi di elettrofisiologia cardiaca (terzo anno)

Attività elettrica delle cellulemiocardiche, genesi del potenzialed'azione e genesidell'elettrocardiogramma disuperficie; principi diaritmogenesi cardiaca;registrazione dei potenzialielettrici endocavitari; valutazioneelettrofisiologica invasiva; aritmiecardiache ed impatto sullafunzione cardiaca?

“InnovationCamp” for Insubria PhD students - A deepdive intoinnovation andexecution (primo e secondo anno)

Objective:According to EU Council,entrepreneurship is one of theeight Key Competences forLifelong learning. InnovationCamp for PhD Students is a coursededicated to the dissemination ofentrepreneurship and innovationconcepts among PhD students andto the development of the relatedhard and soft skills. It begins fromthe milestones of the lean startupapproach up to the development of an innovative idea. At the end ofthe course an open badge will beissued to all participants whoattended both the open day and atleast 75% of the remainingproposed activities.COURSE TOPICSOpen day: Research potential,entrepreneurship, and technologytransfer (4 h)° Research social and economicimpact° Technology transfer toolsprovided from the AtheneumIntroduction to startup world (4 h)° The start-up world: fundamentaltools° Market analysisLegal aspects (4 h)° IP protection strategies° Legal issues of startupsThe Lean Startup with hands-on (4h)° The Lean Startup approach° Value Proposition and BusinessModel CanvasFunding and supporting the idea(4 h)° The capital raising process° EU opportunities for startups° Focus on alternative finance andon the role of business angelsCommunication of the idea (4 h)° Pitch structure° Soft skills for pitchingTeam working & mentoringactivities (4 h)° The importance of the team° How to work efficiently in ateam° Mentoring activitiesPitch refinement session (4 h)Final presentation of businessideas (4 h). 

Altre attività didattiche

Valorizzazione e disseminazione dei risultati, della proprietà intellettuale e dell’accesso aperto ai dati e ai prodotti della ricerca

Transversal skills -Objective:Despite the undisputable value of specialized skills, the transversal ones represent a main key to professional success, according tosome scientific studies. Transversal or soft skills pertain to cognitive, creative, managerial, relational and communication areas. Not only they represent the “most wanted” competences indicated by the corporate sector, but they are also essential life skills.Acquiring these skills provides students with the basic knowledge, abilities and qualities required to translate competences intosuitable behavior for organizational purposes and for their professional evolution and success.COURSE TOPICSThe course will provide students transversal skills. The course is organized in three modules, provided in different years:Module A: Information Literacy; Digital Literacy, Doctoral thesis and copyright; Open access; Collecting and processinginformationModule B: Presentation skills; Problem solving; Results dissertationModule C: Economy; Project Management; Patents & trade marks; European research programs. 

Seminari

• Mathematical methods for the natural sciencesObiettivi: Fornire elementi di base per l'analisi matematica e numerica delle proprietà di sistemi d'interesse per le scienzechimiche, fisiche, e naturali.Programma: Equazioni differenziali ordinarie, con applicazione alla cinetica chimica ed al trasferimento di energia; equazioni allederivate parziali, con applicazione alla teoria del trasporto di materia; metodi di approssimazione funzionale, con applicazioni amodelli di sistemi fisici classici e quantistici; metodi di integrazione numerica per integrali definiti mono-dimensionali, equazionidifferenziali ordinarie e loro sistemi; integrazione Monte Carlo con applicazione alla diffusione ed ai modelli di molecolepolimeriche; soluzione delle equazioni del moto e loro applicazione a sistemi di rilevanza chimica.
• Giornata Annuale Giovanna Tosi - Recenti acquisizioni in Oncologia e malattie infettive.La giornata di studio e confronto tra esperti di livello nazionale e internazionale affronta tematiche relative alle cause, incidenza,diagnosi e cura delle patologie neoplastiche con particolare riferimento a quei tumori indotti da agenti patogeni nonchè agli aspettidelle difese immunologiche che l'organismo mette in atto contro i tumori.
• Giornata annuale sul cervello nell'ambito della "Brain Week".Saranno presentati dati recenti sul legame tra infezioni/infiammazioni e disturbi del neurosviluppo, disturbi neuropsichiatrici eneurologici. Si parlerà del complesso insieme di fattori ambientali, genetici, epigenetici, immunologici, microbiologici, biochimici,educativi e sociali che possono influenzare l'insorgenza e l'evoluzione dei disordini dello spettro autistico e saranno discussepossibili strategie per affrontarli.
• Asma bronchiale e broncopneumopatia cronica ostruttiva.Saranno discusse tematiche relative: a) alle fasi dello sviluppo e al trattamento clinico di broncopatia cronica ostruttiva (BPCO) edi asma, b) allo studio dell'infiammazione bronchiale mediante metodica non invasive (espettorato indotto) in pazienti con BPCO;c) all'identificazione del fenotipo eosinofilico maggiormente sensibile alla terapia corticosteroidea e alla diversa gestione deipazienti asmatici, che include anche la valutazione della cellularità bronchiale mediante test dell'espettorato indotto.
• Bioinformatics - Prof. Gianluca MollaObjective:Provide student with practical knowledge of the main bioinformatic processes used in protein investigation. All lessons will beheld at the computer, in an informatics class. Most of procedures shown will be performed by the students themselves under thesupervision of the teacher. Results will be discussed in a critical manner.COURSE TOPICSThe course will cover the main topics of the bioinformatics approach to the study of the structure/properties of the proteins. Indetails:1. The format of structural data and structural databases (PDB files, RCSB, PDBeChem, ...) and how to search and retrievestructural information2. Basis of visualization of 3D structures and software for macromolecule visualization (PyMol, VMD, ...)3. Prediction of structural properties of proteins (secondary structure, transmembrane regions, signal peptides, ...)8. Discover the evolutionary history of a protein: build a phylogenetic tree, detect the most conserved positions and predict thesequence of ancestral proteins4. Construction of models of the 3D structure of a protein (ab initio modelling, homology modelling)5. Build models of variants in vitro - foldX - ProSAR6. Prediction of binding of small ligands (e.g., drugs) to proteins by Automated Molecular Docking7. Prediction of quaternary structure haddock, Z-DOCK8. Simulation of protein flexibility in solution: The Molecular Dynamics approach
• Biostatistics - Prof. Giorgio BinelliObjective:All fields of modern biology cannot be successfully approached without a knowledge of their statistical and biometrical aspects. Itis thus necessary to provide the student with interlaced biological and statistical knowledge. The goal of this course is to make thestudents familiar with the statistical theory and terminology, so to understand the power and pitfalls of statistical analysis, withspecial emphasis on the planning of the experiments and the analysis of experimental data in the field of Life Sciences.COURSE TOPICSBasics of statistical analysis- Why use Statistics. Populations and samples. Basics of probability. Random variables.- Frequency distributions; what is a statistical test: power and protection of a test, Type I and Type II errors.The most common statistical tests- Quantitative and qualitative variables - which test?- Some uses of the z variable.- The ?2 test. Goodness-of-fit test and comparisons between proportions.- The General Linear Model (GLM)- Some uses of Student's tOther statistical tests- The model of Analysis of Variance (ANOVA).- One-Way ANOVA: the completely randomised and the randomised block designs. Two-way ANOVA.- Linear regression and correlation models, parameters estimate in linear, multiple and curvilinear regression.

Perfezionamento linguistico

Corso di Lingua inglese di livello B2.Il corso mira al miglioramento e consolidamento delle 4 abilità fondamentali della lingua inglese (listening, reading, speaking,writing) e fornisce strategie utili ad affrontare l'esame di Certificazione (B2 FIRST - Cambridge Assessment English, Livello B2del Quadro Comune Europeo di Riferimento per la Conoscenza delle Lingue, QCERhttps://www.britishcouncil.it/esami/perche-conseguire-certificazioni-lin...).Al termine del corso gli studenti dovranno essere in grado di:- Comprendere le idee principali di testi complessi- Interagire con un grado di spontaneità tale da rendere possibile un'interazione con un madrelingua inglese.- Produrre testi chiari e dettagliati su vari argomenti e spiegare il proprio punto di vista su un argomento di attualità.Le lezioni vengono erogate in lingua inglese, con analisi delle nuove strutture grammaticali (morfosintattiche) e lessicali, seguiteda esercizi per facilitare l'apprendimento e l'acquisizione.Gli studenti sostengono un test finale che misura il livello di competenza raggiunto e che tiene conto, come metro di riferimento,della scala di valutazione usata per il livello B2 dell'esame Cambridge English ESOL.Le lezioni di lingua inglese sono integrate da un percorso di apprendimento misto della lingua inglese tramite la piattaformasoftware multimediale MacMillan English Campus (MEC), che prevede esercizi di listening e reading comprehension, pronuncia egrammatica ritagliati sul livello dei singoli dottorandi e utili all'acquisizione graduale di competenze necessarie a raggiungere illivello B2 richiesto.Gli studenti sono seguiti e monitorati da un tutor esperto in lingua inglese e referente pe la piattaforma. Gli apprendenti dovrannodimostrare di avere svolto tutto il percorso di esercizi assegnato almeno con un 70% di successo (che corrisponde a 7/10 oppure a 21/30).

CURRICULAR ACTIVITIES (min. 144 hours)

Advanced Mathematical Methods for Economic Decisions

Years: 1

Hours: 18 

Faculty: Mastrogiacomo, Tarsia

Description: This course provides an introduction to the mathematical frameworks and tools such as linear algebra, dynamical systems, and deterministic control processes, which are essential to understand many economic and financial phenomena. It combines theoretical knowledge with applications, providing a solid mathematical background relevant to various contexts.

Learning Outcomes:

Upon completion of this course, students will be able to:

- Gain foundational knowledge of linear algebra and dynamical systems theory.

- Explore the basics of deterministic control processes.

- Develop skills to model and solve problems in economics and finance.

Course Delivery:

The course is delivered through traditional lectures, which support direct interaction and active engagement between students and instructors. This format is ideal for fostering a comprehensive understanding of complex mathematical concepts applied in economic and financial contexts.

Final Assessment:

For the final assessment, students are required to develop a project that applies the learned material to solve a practical problem in economics or finance. The project culminates in a final presentation and a written report, demonstrating the practical application of the skills acquired throughout the course.

Bibliography:

1.Barro, Robert J., and Xavier Sala-i-Martin. Economic Growth. 2nd ed. Cambridge, MA: MIT Press, 2004.

2. Mikosch, T. (1998). Elementary stochastic calculus with finance in view. World scientific.

3. Simon, C. P., & Blume, L. (1994). Mathematics for economists (Vol. 7). New York: Norton.

Optimization with applications to finance and economics

Years: 1

Hours: 16

Faculty: Hitaj

Description: Objective of the course:

Students will be able to use the main mathematical instruments to study and solve optimization problems in economics and finance.

Optimization theory:

1- Functions of several variables

2- Unconstrained optimization

3- Constrained optimization with equality constraint

4- Constrained optimization with inequality constraint

5- MatLab: optimization toolbox

Applications to finance and economics

1- Maximization of the Utility function

2- Portfolio allocation: maximizing the utility function of an investor and building the efficient

frontier with only risky asset.

3- Analyzing the impact of introducing lower and upper bounds on the decision variables in

building the efficient frontier.

4- Analyzing how the efficient frontier changes when introducing a risk-free asset.

Model parameter estimation

1- Different estimation methods of the input parameters in a portfolio selection problem.

2- Can we use market indices as market portfolios? Analyzing some results

3- Black-Litterman model (introducing active views)

Stock Market index

1- Building market indexes.

2- Portfolio selection using a CARA utility function and second order Taylor approximation.

3- Buy-and Hold rolling window strategy

4- Efficient frontier under uncertainty

5- The impact of introducing higher moments on portfolio selection

Back-testing procedure

1- Back-testing procedure in case of portfolio selection.

2- In-sample and out-of-sample analysis

3- Sensitivity analysis on the impact of the risk aversion parameter on portfolio diversification.

4- Drawback of the rolling-window strategy

Presentation of the case studies by the students

Bibliography:

1) C. P. SIMON - L. E. BLUME Mathematics for Economists W W Norton & Co Inc, Londra, 1994 » Pagine/Capitoli: Chapters 14,16,17,18,22

2) Markowitz, H. (1952). Portfolio selection. The Journal of Finance, 7(1), 77–91.

3) Elton, E., and M. Gruber. “Estimating the Dependence Structure of Share Prices - Implications for

Portfolio Selection.”

Applied econometrics: causality and policy evaluation

Years: 1

Hours: 22

Faculty: Vezzulli, Porro, Castelnovo, Sonedda

Description: Topics Covered:

1. Causal Inference: Definition, estimation, validity

-The Neyman–Rubin causal model: definition, assumptions and relations with other approaches;

-Regression, IV and Causality: identification and estimation problems;

-Brief introduction to R and STATA.

2. Estimating Causal Effects Using Experimental Data

-Randomized Controlled Experiments and Conditional Randomization;

-Heterogeneity in Treatment Effects and Imperfect Compliance;

-Relationship between ATE, ATT and LATE;

-Spill-overs/Externalities, External Validity and other problems with Randomized Experiments.

-Practical session: examples/take home with R and/or STATA.

3. Quasi-Natural Experiments and Observational Studies

-Quasi- or Natural Experiments;

-IV Approaches and Problems with Weak Instruments;

-Regression Discontinuity Designs: Sharp and Fuzzy RDDs.

-Practical session: examples/take home with R and/or STATA.

4. Selection on observables and matching

-Model dependence and matching;

-Assumptions: SUTVA, Conditional independence, Common support;

-Exact and approximate matching:

a) Propensity Score Matching (PSM);

b) Coarsened Exact Matching (CEM);

-Practical session: examples/take home with R.

5. Difference-in-Differences estimator and other methods

-Difference-in-Differences estimator: assumptions and validity;

-Multiple groups and multiple periods;

-Practical session: examples/take home with R and/or STATA.

Introduction to Macro Agent Based models

Years: 1

Hours: 12

Faculty: Caverzasi

Description: Topics covered:

1.Limits of standard Macro Models

•Delli Gatti, Domenico & Desiderio, Saul & Gaffeo, Edoardo & Cirillo, Pasquale & Gallegati, Mauro. (2011). Macroeconomics from the Bottom-up. 10.1007/978-88-470-1971-3. (Ch.1)

2.Complexity in Economics and ACE

•Tesfatsion, Leigh, (2006), Agent-Based Computational Economics: A Constructive Approach to Economic Theory, Staff General Research Papers Archive, Iowa State University, Department of Economics.

3.Macro Agent-Based Model

•Delli Gatti,Domenico & Fagiolo,Giorgio & Gallegati,Mauro & Richiardi,Matteo & Russo,Alberto (ed.), 2018. "Agent-Based Models in Economics," Cambridge Books, Cambridge University Press, number 9781108400046, February. (Chs.1 and 2)

4.AB macro models in R a trivial example

•Caiani, Alessandro & Russo, Alberto & Palestrini, Antonio & Gallegati, Mauro. (2016). Economics with Heterogeneous Interacting Agents: A Practical Guide to Agent-Based Modeling. 10.1007/978-3-319-44058-3. (ch.2)

5.An intro to social accounting and the flow of funds

•Eugenio Caverzasi & Antoine Godin, 2015."Post-Keynesian stock-flow-consistent modelling: a survey," Cambridge Journal of Economics, Oxford University Press, vol. 39(1), pages 157-187.

•Wynne Godley & Marc Lavoie, 2007."Monetary Economics," Palgrave Macmillan Books, Palgrave Macmillan, number 978-0-230-62654-6. (Ch.2)

6.Intro to Stock-Flow consistent modelling

•Michalis Nikiforos & Gennaro Zezza, 2017."Stock Flow Consistent Macroeconomic Models: A Survey," Journal of Economic Surveys, Wiley Blackwell, vol. 31(5), pages 1204-1239, December.

7.SFC macro models in R a trivial example

•Wynne Godley & Marc Lavoie, 2007."Monetary Economics," Palgrave Macmillan Books, Palgrave Macmillan, number 978-0-230-62654-6. (Ch.3)

Decision making in historical-economic perspective

Years: 1

Hours: 12

Faculty: Brambilla

Description: History–and economic and business history are no exception–can be considered as the result of countless decisions taken by as many different actors, often intertwined with one another. The course aims at showing that all those decisions are taken in a context, a context characterised by uncertainty and by limits to the choices actors can make. And that, in this sense, path dependence and uncertainty may affect the main determinants of economic growth–innovation & technological development, entrepreneurship, and institutional change. The course analyses such issues by presenting some relevant cases in modern economic and business history.

Format

The course lasts 12 hours, divided into two parts:

1.Lectures, 8 hours

2.Students’ presentations, 4 hours

The first part consists of 4 classes of two hours each, during which the instructor introduces and gives the framework of the topic, focussing on some specific issues and examples. Students are expected to prepare the suggested readings and to lively participate to in class discussion

1.General introduction and path dependence

2.Path dependence affecting technological change and innovation

3.Institutional innovation choices and path dependence

4.State owned enterprises, a case study; by a visiting professor

The second part consists of one meeting during which students present a case study and discuss it with the class.

Applied econometrics: Health Economics

Years: 1

Hours: 18

Faculty: Robone, Orso, Riganti

Description: The course provides students with an understanding of the most relevant micro-econometric techniques available to applied researchers, with a particular focus on the use of individual level data in health economics. The purpose of the course is to help students in selecting techniques suited both to their data and to their economic model and illustrate the skills required to put these techniques into practice.

The emphasis of the course is on applied work and on the illustration of the use of relevant computer software (STATA) applied to large-scale survey datasets. The course is computer based and is built around empirical case studies rather than general theory and the emphasis is on learning by example. Relevant methods are presented alongside the Stata code and empirical results are discusses in class. Practical applications of the methods are illustrated using data on health from, among others, the British Household Panel Survey (BHPS) and the WHO World Health Survey (WHS).

By the end of the course, participants should be able to:

• formulate empirical problems involving micro-data

• select appropriate econometric methods

• understand methods of estimation and be able to implement them, using appropriate software • construct usable datasets and know the limitations of the data

• interpret the results of the analysis

Course content

The course will cover the following topics:

• survey design;

• binary choice models and models for categorical data;

•anchoring vignettes and hierarchical models;

•count data regression;

•models and methods for panel data

•field experiments in health (with and without compatible incentives)

The economics of altruistic decisions and charitable giving

Years: 1

Hours: 10

Faculty: Galmarini

Description: The lectures are divided into three parts.

Part I gives a brief introduction to the theory of charitable giving, focusing on the motivations and the incentives of donors.

Part II reviews the literature on laboratory experiments aimed at testing the predictions of the theoretical models illustrated in Part I. Part III presents some topics on the ongoing empirical research, based on laboratory and field experiments, examining how donors respond to various fundraising strategies adopted by charitable organizations. A throughout coverage of the issues can be found in the surveys by Andreoni (2006), Andreoni and Payne (2013), Vesterlund (2015).

Part II and III of the lectures illustrate and discuss a selection of research papers. For the final exam, each student is asked to make an oral presentation of one or two research papers at her/his choice. on charitable giving.

Advanced Econometrics for Decision Making

Years: 1

Hours: 12

Faculty: Seri

Description: The aim of this course is to equip students with a comprehensive understanding of maximum likelihood estimation, linear regression, discrete choice models, and testing methodologies. The course intends to develop students’ ability to build, test, and interpret statistical models.

Brief course syllabus:

Mathematical and programming preliminaries

Maximum likelihood estimation:

-Parameters, estimators and estimates

-Criteria for estimators

-Maximum likelihood estimation: matrices, likelihood function, maximum likelihood estimators, convergences, consistency and asymptotic normality, efficiency

-Maximum likelihood inference: significance and hypothesis testing, confidence intervals

Linear regression in a nutshell

-A gentle and formal introduction

-The MLE: hypothesis, the asymptotic properties of the MLE, finite sample properties of the MLE

-Model building and testing: the general philosophy of model building, significance tests, diagnostic tests

-Three examples

Discrete choice models

-Non regression models

-Reduced-form models: general topics, the probit model, the logit model

-Structural models: biological interpretation, psychological interpretation, economic interpretation – stochastic utility and latent regression

-An example

Testing: problems and pitfalls

-Single test: preliminaries, significance testing, hypothesis testing, NHST, confidence intervals, information criteria

-Multiple tests: multiple tests at once, sequential tests, meta-analysis

References

Readings and further references will be provided together with the course materials.

Transport decision making and sustainability

Years: 1

Hours: 12

Faculty: Maggi

Description: Aim and contents of the course

Transport has a key role for the socio-economic wellness of any society, but it is also one of the most important sources of pollution, other negative externalities, and greenhouse gas emissions, affecting the climate changes.

The course provides students with an understanding of the most relevant and recent topics reflecting latest research debate about transport sustainability and related models for the analysis, by applying an interdisciplinary approach, in the framework of Sustainable Development Approach (United Nations’ Agenda 2030 SDGs). The focus is on the impacts of the individual and organization decisions about mobility, on the transport sector transition and on public policies for sustainability.

Topics and lecturers:

-Transport externalities and sustainable transport policies (3h)- Elena Maggi, University of Insubria

-Sustainable Mobility Contribution of New Business Models and Technologies in the Transport Sector (3h)- Graham Parkhurst, University of West England Bristol-UK

-Active and sustainable mobility in later life (2h) – Daniele Crotti, University of Insubria

-Travel trends and behaviour for a sustainable future (6h), Kiron Chatterjee, University of West England Bristol-UK

Networks: Theory and Applications

Years: 1

Hours: 12

Faculty: Vanni

Description: The course aims to introduce some notions of modern complex networks as an analysis

tool and interpretation of many real-world phenomena.

SYLLABUS:

• What is a network:

- Interconnected systems and complex phenomena

- Examples: Social and Economic Networks

•Basic Definitions:

- Multigraphs and digraphs

- Connectivity & Walkability on a graph

•Graph Structures: trees and bipartite graphs

•Mathematical representations of network graphs

•Measures and metrics on networks:¿Distribution of metrics and measures in large networks

- Correlations in Networks

•Models of Network Formation:

- Random-Networks & Preferential attachment

- Hidden-variable model & Configuration model

- Temporal Networks and stochastic evolution

- Shocks and Cascades

•Characterizations of Complex Networks and emergent properties

•Empirical evidences and applied models:

- Human Mobility and Transport Networks

- World Trade Flow

- Inter-bank and Financial Networks

- Environmental Input-Output Production Models

References:

•Estrada E., Knight PA. A first course in network theory. Oxford University Press,USA; 2015.

•Barabasi A., Network Science, Cambridge University Press, 2016,

•Latora V., Nicosia V, Russo G. Complex networks: principles, methods and

applications. Cambridge University Press; 2017,

•Newman M,Networks, Oxford University Press, 2018

•Dorogovtsev SN, Mendes JF.The Nature of Complex Networks. Oxford University

Press; 2022

Assessment:

A final brief report an selected topics will be required to be written at the end of the course

OTHER COURSE

STATA Laboratory for financial and economic analyses

Years: 1

Hours: 10

Faculty: Tanda

Description: STATA Laboratory for financial and economic analyses 

The seminars aim at providing the students with the knowledge of the basic tools in Stata for data description and modelling for financial and economic analyses. In particular, the first two seminars (1 and 2) are dedicated to the basic commands and features of Stata and linear regression, while the seminars 3 and 4 are devoted to panel regression and hints of alternative estimation techniques for different types of data, such as count data.

Topics covered

• Introduction to Stata o Interface

o commands

o files (dta, do and log files)

o variable creation and data upload

o macro

o descriptive statistics, estimation and postestimation commands o graphs

• Linear regression and IV regression

o commands of linear regression, estimation and postestimation

results interpretation

o IV regression in Stata

o endogenous treatment effects

• Panel regression

o panel settings

o panel regression

o random effects and fixed effects, Hausman test o dynamic panel data (hints)

• Count data

o Poisson and Negbin

o graphs

o interpretation of results

Introduction to MATLAB

Years: 1

Hours: 8

Faculty: Moretto

Description: the aim of this brief course is to provide a basic knowledge of one of the most known and used numeric computing environment: Matlab. Università dell’Insubria provides all its students and faculty members a Matlab campus license.

Topics covered

•Numbers, vectors, matrices, and variables management

•A review of basic topics in linear algebra

•Function in Matlab

•Matlab’s M-files

•(Very) simple algorithms in Matlab

•Unconstrained and constrained optimization in Matlab

•(A very brief) introduction to simulation techniques

Other lectures and seminars held by visiting professors external to the faculty.

Years: 1, 2, 3

Hours: 16

TRANSVERSAL ACTIVITIES (min. 24 hours)

“Innovation Camp” for Insubria PhD students - A deep dive into innovation and execution

Years: 1 or 2

Hours: 36

Faculty: Fasano, Pisoni, Vezzulli, Farao, Capelli, Bellucci

Description: Objective: According to EU Council, entrepreneurship is one of the eight Key Competences for Lifelong learning. Innovation Camp for PhD Students is a course dedicated to the dissemination of entrepreneurship and innovation concepts among PhD students and to the development of the related hard and soft skills. It begins from the milestones of the lean startup approach up to the development of an innovative idea. At the end of the course an open badge will be issued to all participants who attended both the open day and at least 75% of the remaining proposed activities.

COURSE TOPICS

Open day: Research potential, entrepreneurship, and technology transfer (4 h)

Introduction to startup world (4 h)

Legal aspects (4 h)

The Lean Startup with hands-on (4 h)

Funding and supporting the idea (4 h)

Communication of the idea (4 h)

Team working & mentoring activities (4 h)

Pitch refinement session (4 h)

Final presentation of business ideas (4 h)

Safety in the laboratory

Years: 1

Hours: 14

Faculty: Lucarelli, Fanetti, TBD

Description: Legal aspects. Working with videoterminals. Working with chemicals. Working with lasers and radioactive sources. Biohazard.

Artificial intelligence

Years: any

Hours: 8

Faculty: Ref. Fasano

Description: Foundations of AI. The AI act. Applications (Biology, Surgery, Medicine, Economics, Humanities, Astrophysics, Materials science)

Research integrity

Years: any

Hours: 12

Faculty: Ref. Cosentino

Description: The course aims to promote knowledge of the principles and standards defined in the European Code of Conduct for Research Integrity (https://allea.org/wp-content/uploads/2023/06/European-Code-of-Conduct-Revised-Edition-2023.pdf), providing essential tools for their application in various contexts where scientific research is conducted. It takes into account the roles of the different figures involved in various capacities, their tasks and responsibilities, as well as the pressures each may face from time to time.

The code applies to all scientific and humanities disciplines and promotes the importance of honesty and collaboration in the research process. The research community has the responsibility to formulate principles, ensure the quality and integrity of research, and actively respond to situations where forms of scientific misconduct occur. The code aims to strengthen this responsibility and provide tools to prevent and – if necessary – recognize and manage violations of research integrity.

Academic writing and publishing

Years: any

Hours: 8

Faculty: Ref. Vezzulli

Description: By the end of the course, students should be able to: craft texts in different genres (e.g., summary, problem statement, annotations, etc.); produce an original academic research paper in your field of studies; practice analysis in written form through synthesis of academic papers; provide constructive feedback to peers on their written work, and address issues identified by the instructor and peers when revising one’s own written work.

Personal branding

Years: any

Hours: 12

Faculty: TLC

Description: At the end of the course, the participant will be able to effectively manage their presence on social media by creating high-quality content and will know how to communicate in an official capacity to best promote themselves on their personal and professional channels.

Public speaking 

Years: any

Hours: 8

Faculty: TLC

Description: The course introduces important elements of successful presentations including effective listening, presentation organization, and logical structure; informative and persuasive speech; use of visual aids, research, and evidence; ethical considerations; and techniques for building confidence in public speaking.

Objectives: to increase confidence and poise when speaking to audiences or groups; to expand student’s abilities with computer mediated communication in order to better prepare them for future presentations online; to enrich students’ ability to master all components that make a speech successful: understanding timing, figuring out how much practice is needed, ensuring deliverables are clear, and being able to meet deadlines.

Project management

Years: any

Hours: 8

Faculty: TLC

Description: How to start, define and organize a project; how to develop a project plan, including scoping, sequencing tasks, and determining the critical path; how to assess, prioritize and manage project risk; how to execute projects and use the earned value approach to monitor and control progress

FREE CHOICE ACTIVITIES (MIN. 8 HOURS).

Ph.D. students have the right to attend educational activities free of choice in other Ph.D. courses, also in other Universities.

• REMOTE SENSING AND GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM: UN APPROCCIO INTEGRATO PER L’ANALISI DEI DATI AMBIENTALI

Docente: Franz Livio

Obiettivi: Conoscere le principali missioni satellitari di acquisizione di dati superficiali, gestione deldato digitale, analisi di dati multispettrali e iperspettrali, calcolo di indici vegetazionali, classificazione delle immagini. Gestione ed analisi del dato rasterattraverso sistemi GIS.

Programma:Le scienze ambientali basano sempre più parte dei loro dati su informazionitelerilevate, in particolare su dati satellitari. Negli ultimi dieci anni si sono moltiplicate le missioni satellitari internazionali e da parte di compagnie private, che hanno trovato in questo campo un mercato in continua espansione.

Gli ambiti di applicazione del remote sensingvanno dall’analisi della copertura vegetale alla classificazione di uso del suolo, all’esplorazione geologica al monitoraggio idrogeologico.

Il corso propone un’introduzione alle immagini satellitari multispettrali e iperspettrali ed una panoramica sulle diverse missioni attive. Infine verrà introdotto l’approccio GIS all’analisi del dato telerilevato. Le tecniche di analisi descritte sono campo comune con altre discipline che sfruttano l’image analysis, nell’ambito della microscopia.

Parte del corso sarà dedicata all’utilizzo di software open source di analisi e gestione del dato (i.e., Multispec; SNAP – ESA; QGIS).(8 ore frontali + 8 ore di laboratorio su pc)

Testi: Campbell, J. B., & Wynne, R. H. (2011).Introduction to remote sensing. Guilford Press.

Teacher: Franz LIVIO

Objectives: To know the main satellite missions for surface data acquisition, digital data management, multispectral and hyperspectral data analysis, calculation of vegetation indices, image classification. Management and analysis of raster data through GIS systems.

Programme: The environmental sciences are increasingly basing part of their data on remote sensing information, in particular satellite data. The last decade has seen a proliferation of international satellite missions and missions by private companies, which have found an ever-expanding market in this field.
Remote sensing applications range from land cover analysis to land use classification, geological exploration and hydrogeological monitoring.

The course provides an introduction to multispectral and hyperspectral satellite imagery and an overview of the various active missions.

Finally, the GIS approach to remote sensing data analysis is introduced. The analysis techniques described are common to other disciplines using image analysis in the field of microscopy.

A part of the course will be dedicated to the use of open source software for data analysis and management (e.g. Multispec; SNAP – ESA; QGIS).(8 hours face-to-face + 8 hours laboratory on PC).

Texts: Campbell, J. B., & Wynne, R. H. (2011). Introduction to remote sensing. Guilford Press.

• PROGETTAZIONE E SVILUPPO SU SCALA INDUSTRIALE DI API (ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDIENTS)

Docente: Tiziana Benincori

Obiettivi: Illustrare le principali problematiche che devono essere affrontate nella produzione di API su scala industriale.

Programma: Il corso si propone sia di illustrare le vie di sintesi di alcune classi di prodottifarmacologicamente attivi commerciali sia di trattare alcune delle problematiche che devono essere affrontate nella loro produzione su scala industriale, quali ad esempio le norme di buona fabbricazione, l’assicurazione della qualità, il drug master file, le tipologie degli impianti per l’effettuazione dei processi tecnologici fondamentali.

Alcuni di questi aspetti verranno trattati da esperti del settore.

Testi: Neal G.Anderson “Practical Process Research and Development.A guide for organicchemists”. Elsevier

DESIGN AND DEVELOPMENT ON AN INDUSTRIAL SCALE OF ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDIENTS (API)

Teacher: Tiziana Benincori

Objectives: Outline the main issues that need to be addressed in industrial-scale API production.

Programme: The course aims both to illustrate the synthetic startegies of some classes of pharmacologically active commercial products and to deal with some of the problems that must be faced in their production on an industrial scale, such as good manufacturing practices, quality assurance and the drug master file. Some of these aspects will be developed by industry experts and a visit will be made to a manufacturing pharmaceutical company of API.

Teaching Material:

• Neal G. Anderson “Practical Process Research and Development. A guide for organic chemists”. Elsevier
• Hans-Ulrich Blaser and Hans-Jurgen Federsel” Asymmetric Catalysis on Industrial Scale.: challenges, approaches and solutions”. Wiley-VCH, Second Edition.

• MATERIALI CRISTALLINI ALLA NANOSCALA

Docente: Federica Bertolotti

Obiettivi: Il corso si propone di introdurre agli studenti una panoramica degli aspetti più rilevanti che riguardano i materiali alla nanoscala: dalla preparazione, alla caratterizzazione fino ad arrivare alle principali applicazioni.

Programma: Introduzione al mondo dei nanomateriali e delle nanotecnologie; principali metodi di preparazione di nanomateriali ingegnerizzati; struttura e difettività dei materiali cristallini alla nanoscala; tecniche di caratterizzazione a diverse scale di lunghezza; correlazione tra struttura e proprietà funzionali di nanomateriali.

Testi: Boris Ildusovich Kharisov, Oxana Vasilievna Kharissova and Ubaldo Ortiz-Mendez, CRC Concise Encyclopedia of Nanotechnology, CRC Press, (2015), ISBN 9781466580343; altro materiale verrà fornito dal docente.

CRYSTALLINE MATERIALS AT THE NANOSCALE

Teacher: Federica Bertolotti

Objectives: the course will provide an introduction on the most relevant aspects about nanocrystalline materials: from the synthetic procedures, to the characterization, up to the main applications.

Programme: introduction to nanomaterials and nanotechnology; main synthetic methods for the preparation of engineered nanomaterials; crystal structure and defectiveness of the materials at the nanoscale; characterization methods at different length scales; structure-properties correlations.

Books: Boris Ildusovich Kharisov, Oxana Vasilievna Kharissova and Ubaldo Ortiz-Mendez, CRC Concise Encyclopedia of Nanotechnology, CRC Press , (2015), ISBN 9781466580343; slides and pdf files provided during the course.

• MICROSCOPIE ELETTRONICHE A SCANSIONE ED IN TRASMISSIONE

Docente: Sandro Recchia

Obiettivi: Descrivere strumentazione e fondamenti teorici delle microscopie elettroniche per fornire allo studente una preparazione di base sulle potenzialità della tecnica, anche attraverso esempi pratici.

Programma:Limiti teorici della microscopia ottica. Caratteristiche ondulatorie degli elettroniaccelerati in riferimento al loro utilizzo in microscopia elettronica. Cenni storici della microscopia elettronica in trasmissione. Descrizione dello strumento: sistemi di vuoto, sorgenti, lenti, detectors e geometrie. Immagini di diffrazione e tecniche SAED. Immagini in bright field e dark field. Produzione di raggi X e tecniche di analisi WDX e EDX. Tecniche STEM e EELS. Aberrazioni e loro correzione. Microscopi a scansione elettronica. Immagini in elettroni secondari e retrodiffusi. Tecniche di preparazione del campione. Esempi di applicazione delle tecniche di microscopia elettronica.

Testi:Ray F. Egerton, 2005. Physical Principles of Electron Microscopy. Springer Science+BusinessMedia, Inc.; Saul Wischnitzer. Introduction to electron microscopy – 3rdedition. Pergamon Press, 1981.

SCANNING AND TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY

Teacher: Sandro Recchia

Objectives: To describe the instrumentation and theoretical basis of electron microscopy to give the student a basic understanding of the potential of the technique, including practical examples.

Programme: Theoretical limits of optical microscopy. Wave characteristics of electron accelerators with reference to their use in electron microscopy. Historical overview of transmission electron microscopy. Description of the instrument: vacuum systems, sources, lenses, detectors and geometries. Diffraction images and SAED techniques. Bright and dark field images. X-ray production and WDX and EDX analysis techniques. STEM and EELS techniques. Aberrations and their correction. Scanning electron microscopes. Secondary and backscattered electron imaging. Sample preparation techniques. Examples of the application of electron microscopy techniques.

Texts: Ray F. Egerton, 2005. Physical Principles of Electron Microscopy. Springer Science+BusinessMedia; Saul Wischnitzer. Introduction to Electron Microscopy -3rd Edition. Pergamon Press, 1981.

• MODELLAZIONE DELLE DISPERSIONI DI INQUINANTI IN ATMOSFERA: ANALISI DELLE EMISSIONI A SEGUITO DI EVENTI INCIDENTALI

Docente: Sabrina Copelli

Obiettivi: Obiettivo del corso è fornire una descrizione dettagliata della fenomenologia di base delle dispersioni di inquinanti in campo aperto a seguito di eventi incidentali. Verranno inoltre introdotti modelli a sorgente puntuale che saranno in grado di fornire una stima di massima (in termini di concentrazioni al generico recettore) della magnitudo di tali rilasci in atmosfera.

Programma: Introduzione al concetto di dispersioni di inquinanti in atmosfera; dispersione in atmosfera di gas neutri, leggeri e pesanti; classificazione dei rilasci (continui / istantanei); valori soglia per gli effetti sulle persone a seguito di rilasci di composti tossici in atmosfera; fenomenologia della dispersione di un gas in atmosfera; l’effetto della turbolenza atmosferica sulla velocità dei fenomeni di trasporto di materia, energia e quantità di moto; il concetto di stabilità atmosferica e le classi di Pasquill; andamento della velocità del vento con la quota; modelli gaussiani per emissioni continue ed istantanee (correlazioni e simulazioni utilizzando codici sviluppati in ambiente Matlab); l’influenza del tempo di mediazione sul valore di concentrazione misurato e sperimentale; l’effetto della dimensione di una sorgente finita; stima degli effetti inerziali e gravitazionali; l’influenza dell’orografia del terreno e della presenza di ostacoli sulle dispersioni; ricostruzione e simulazione di eventi incidentali: il caso di Seveso.

Testi:Introduzione alla affidabilità e sicurezza nell’industria di processo di Renato Rota, Giuseppe Nano, Editore: Pitagora, 2007; EAN: 9788837116675; ISBN: 8837116675; Pagine: 348.

MODELLING OF ATMOSPHERIC POLLUTION DISPERSIONS: ANALYSIS OF THE EMISSIONS DUE TO ACCIDENTAL EVENTS

Teacher: Sabrina Copelli

Objectives: The aim of the course is to provide a detailed description of the basic phenomenology of pollutant dispersion in an open field following accidental events. In addition, point source models will be introduced that can provide a rough estimate (in terms of concentrations at the generic receptor) of the magnitude of these releases to the atmosphere.

Programme: Introduction to the concept of pollutant dispersions in the atmosphere; dispersion in the atmosphere of neutral, light and heavy gases; classification of releases (continuous / instantaneous); threshold limit values ​​for effects on people following the releases of toxic compounds into the atmosphere; phenomenology of the dispersion of a gas into the atmosphere; effect of atmospheric turbulence on the transport of matter, energy and momentum; the concept of atmospheric stability and the Pasquill classes; trend of wind rate with altitude; Gaussian models for continuous and instantaneous emissions (correlations and simulations using codes developed in the Matlab environment or ALOHA); the influence of mediation time on the measured and experimental concentration value; the effect of the size of a finite source; estimation of inertial and gravitational effects; the influence of the orography of the land and the presence of obstacles on the dispersions; reconstruction and simulation of incidental events: the case of Seveso.

Books:

– Introduzione alla affidabilità e sicurezza nell’industria di processo,  Renato Rota, Giuseppe Nano, Editore: Pitagora, 2007; EAN: 9788837116675; ISBN: 8837116675.

– Lees’ Loss Prevention in the Process Industries: Hazard Identification, Assessment and Control; Frank Lees; Butterworth-Heinemann, November 5, 2012 – 3776 pages.
– Slides and handouts provided by the Professor
 

• IL PARTICOLATO ATMOSFERICO: VALUTAZIONE E GESTIONE DEI RISCHI PER LA SALUTE UMANA

Docente: Andrea Cattaneo

Obiettivi: Illustrare il percorso di analisi e valutazione del rischio per la salute da esposizione a particolato atmosferico, per la comprensione delle basi scientifiche che supportano la definizione e attuazione delle politiche e misure di gestione del rischio a partire dalla conoscenza dei principali determinanti dell’esposizione e delle principali sorgenti di contaminazione negli ambienti indoor e outdoor.

Programma:

• Il particolato atmosferico: definizioni, caratteristiche dimensionali e composizionali, principali effetti avversi sulla salute umana e ipotesi sui meccanismi d’azione, metodi di misura delle concentrazioni atmosferiche secondo diverse metriche. Aspetti emergenti e nuovi trend di ricerca sul tema.
• Approcci allo studio delle sorgenti e dei determinanti dell’esposizione del particolato atmosferico nelle frazioni ultrafini, fini e grossolane. Analogie e differenze tra ambienti indoor e outdoor: la stima del fattore di infiltrazione. Analisi dei più recenti risultati degli studi sul tema.
• La gestione del rischio: approfondimento sulle principali misure di mitigazione dell’esposizione e politiche per la gestione del rischio. Valutazione dell’efficacia ed efficienza delle stesse su diverse scale (dal singolo microambiente al contesto regionale e globale).

Testi: Oltre alle slides, sarà fornita la letteratura scientifica sull’argomento, sotto forma di articoli originali e reviews.

AIRBORNE PARTICULATE MATTER: RISK ASSESSMENT AND RISK MANAGEMENT FOR THE PROTECTION OF HUMAN HEALTH

Teacher: Andrea Cattaneo

Objectives: Elucidate the risk analysis and risk assessment processes for particulate matter (PM), with a special focus on exposure assessment, which is the basis for the development and implementation of effective risk management policies and control strategies based on the identification of the main determinants of exposure and sources of contamination in indoor and outdoor environments.

Programme:

• Atmospheric PM: definitions, dimensional and compositional characteristics, adverse effects on human health and action mechanisms. Measurement methods of atmospheric concentrations according to different metrics. Challenges and new research trends on the subject.
• Approaches to the study of sources and determinants of PM exposure to ultrafine, fine and coarse PM fractions. Similarities and differences between indoor and outdoor environments: the role of infiltration factors. Analysis of recent literature findings on the subject.
• Risk management: analysis of the most effective exposure mitigation measures and risk management policies. Evaluation of their effectiveness and efficiency on different scales (from microenvironments to regional and global contexts).

Learning materials: The course material will be provided via e-mail, as well as scientific papers and reviews on the subject.

• TECNICHE DI REMOTE SENSING PER APPLICAZIONI GEOMORFOLOGICHE IN AMBIENTI RIGIDI

Docente: Stefano Ponti

Obiettivi: I recenti studi nelle geoscienze si basano sulle tecniche di remote sensing perché sono in grado di ottenere una grande quantità di dati anche in posti poco accessibili. Tuttavia, in ambienti freddi di alta quota o alte latitudini rimane ancora difficile ottenere dati con sufficiente dettaglio spaziale e temporale, quindi l’uso di APR e dei sistemi di acquisizione devono essere preventivamente ed attentamente pianificati. Perciò, questo corso introdurrà gli studenti di dottorato al corretto uso della fotogrammetria e della termografia a differenti risoluzioni spaziali con lo scopo di ottenere e analizzare dati ottimali per gli studi geomorfologici in ambienti rigidi.

Programma: 

• 4 ore: Introduzione al remote sensing, alla fotogrammetria e termografia con esempi di ricerche recenti in ambienti freddi.
• 4 ore: Come pianificare correttamente un volo fotogrammetrico: missione di volo o acquisizione da terra, i ground control points e la gestione del bundle adjustment. Excursus attraverso i software: Agisosft Metashape, ArcGIS, FlirTools+, CloudCompare.
• 4 ore: Esempi di acquisizione dati: esercizio di un’acquisizione in via telematica o indoor, ricostruzione della nuvola di punti, validazione, indici termici, stime degli errori e registrazione della nuvola di punti.
• 4 ore: Feedback sul dataset prodotto, gestione dei problemi tecnici e dialogo interattivo sulle possibili applicazioni delle tecniche apprese in diversi campi di ricerca.

Testi: Jonathan L. Carrivick, Mark W. Smith, Duncan J. Quincey: Structure from motion in the geosciences. John Wiley & Sons Inc. ISBN : 9781118895849

REMOTE SENSING TECHNIQUES FOR GEOMORPHOLOGICAL APPLICATIONS IN HARSH ENVIRONMENTS

Teacher: Stefano Ponti

Learning outcomes: Recent advances in the geosciences research rely on remote sensing techniques due to the ease of access of data and the survey of inaccessible areas. However, in cold environments like high-altitude or high-latitude areas it is still difficult to have temporally and spatially detailed data, thus the use of UAVs or sensors must be carefully planned and validated. Therefore, this course will introduce PhD students to the correct usage of photogrammetry and thermography at different resolutions in order to analyze the data for geomorphological investigations in harsh environments.

Course content: 

• 4 hours: Introduction to the remote sensing, photogrammetry and thermography with examples of recent advances in cold climate research.
• 4 hours: How to plan a photogrammetric survey: flight planning and ground-based planning, ground control points, bundle adjustment. Excursus through the softwares: Agisosft Metashape, ArcGIS, FlirTools+, CloudCompare.
• 4 hours: Example of data acquisition: telematic (alternatively to indoor) experiments, point cloud reconstruction, ground truthing, thermal indices, errors estimation, registration of point clouds.
• 4 hours: Feedbacks about the dataset produced, management of technical problems, interactive proposals on the application of the taught techniques in different research fields.

Teaching material: Jonathan L. Carrivick, Mark W. Smith, Duncan J. Quincey: Structure from motion in the geosciences. John Wiley & Sons Inc. ISBN : 9781118895849

• NUOVE PLASTICHE DA FONTI RINNOVABILI E MATERIALI DI SCARTO: APPROCCI CATALITICI E RELAZIONI PROPRIETÀ STRUTTURA

Docente: Lorella Izzo

Obiettivi:  Il corso intende fornire agli studenti conoscenze sugli approcci chimici usati per la sintesi di nuovi polimeri, a partire da molecole derivanti da fonti rinnovabili e materiali di scarto. Inoltre, lo studio delle relazioni proprietà-struttura dei polimeri permetterà di comprendere quali molecole bio-based consentono l’ottenimento di nuovi materiali con proprietà termo-meccaniche assimilabili a quelle delle plastiche di origine fossile attualmente in uso.

L’uso di plastiche di origine fossile è ormai ubiquitario nella società odierna principalmente per quattro fattori: il basso costo delle materie prime provenienti dalla filiera petrolchimica; l’economicità dei processi produttivi per la trasformazione dei polimeri in manufatti; la versatilità nell’applicazione dovuta a svariate proprietà fisiche e meccaniche e, infine, la lunga durata dei materiali a causa della loro inerzia chimica e ambientale. Tuttavia, è ben noto che l’uso di materie prime derivanti dal petrolio stia generando dei cambiamenti climatici a livello mondiale, e pertanto negli ultimi anni la ricerca sta compiendo sforzi notevoli per facilitare il passaggio da un’economia basata sul petrolio ad una economia circolare che faccia uso di materie prime derivanti da fonti sostenibili e rinnovabili. Per puntare alla parziale o totale sostituzione delle plastiche di origine fossile, tuttavia, è necessario sintetizzare nuovi materiali da fonti rinnovabili che abbiano prestazioni termo- meccaniche simili a quelle dei polimeri attualmente in uso e che presentino proprietà che costituiscano un valore aggiunto. A tale scopo, sia i processi di sintesi che le molecole di partenza devono essere opportunamente selezionati per conferire proprietà mirate al materiale finale.

Programma:  Il Corso fornirà informazioni sui metodi di sintesi dei materiali polimerici derivanti da fonti fossili e sulle loro applicazioni in base alle proprietà termo-meccaniche. Particolare attenzione verrà posta alla relazione proprietà-struttura dei polimeri termoplastici, elastomerici e termoindurenti.
Verrà quindi introdotta la definizione di polimeri bio-based e verranno descritte le molecole derivanti da fonti rinnovabili o materiali di scarto attualmente considerate i migliori candidati per l’ottenimento di polimeri con proprietà assimilabili a quelle delle plastiche più diffuse.
Verranno affrontati dei casi-studio per mostrare come individuare le tecniche di polimerizzazione in base alle funzioni polimerizzabili con particolare enfasi sull’opportuna scelta delle molecole di partenza per ottenere materiali termoplastici, elastomerici o termoindurenti.
Infine, il corso si focalizzerà su molecole che, per la presenza di più funzionalità, possono conferire ai nuovi materiali un valore aggiunto quali, ad esempio, antimicrobicità intrinseca o possibilità di post-funzionalizzazione per applicazioni mirate.

Risultati dell’apprenimento attesi: Alla fine del corso lo studente, ispirandosi alle relazioni proprietà-struttura note per i materiali di origine fossile, sarà in grado di indicare razionalmente gli elementi costitutivi di origine naturale necessari alla formazione di polimeri e copolimeri da fonti rinnovabili o di scarto con proprietà termo-meccaniche mirate ed indicare i processi sintetici più adeguati.

Lingua: Inglese.

NEW PLASTICS FROM RENEWABLE SOURCES AND WASTE: CATALYTIC APPROACHES AND STRUCTURE-PROPERTY RELATIONSHIPS

Teacher: Lorella Izzo
 

Objectives:  The course will provide students with knowledge on the synthetic approaches for new polymers starting from molecules from renewable sources and waste. Furthermore, the property-structure relationships will be studied to properly choose natural molecules that would confer to the material thermo-mechanical properties similar to those of the plastics from fossils.

Nowadays, synthetic polymers from fossil sources are ubiquitous in modern society owing to the low cost of the raw materials, the relative ease of synthesis and manufacturing, the extreme durability and the good mechanical and physical properties. However, it is widely recognized that the use of fossil raw materials is leading to anthropogenic climate change. In the last years, many efforts have been devoted to facilitating the transition from a fossil-based materials economy to a, ideally, circular economy founded on building blocks sourced sustainably from non-fossil, biogenic feedstocks. To reach a partial or total substitution of plastics from fossil, the synthesis of materials from sustainable sources having thermo-mechanical properties as much as similar to those of polymers from fossil sources is mandatory. To this end, both the synthetic processes and the starting molecules from sustainable sources must be appropriately selected to confer targeted properties to the final material.

Program:  The course will provide information on the synthetic methods used for polymers deriving from fossil sources and the application of such materials based on their thermo-mechanical properties. Particular attention will be focused on the properties-structure relationship of thermoplastic, elastomeric and thermosetting polymers.
The definition of bio-based polymers will then be introduced as well as the molecules deriving from renewable sources or waste that are currently considered the best candidates for obtaining polymers with properties similar to those of the most widespread plastics.
Case studies will be addressed to show how to identify the polymerization techniques using the polymerizable functions of molecules, with particular emphasis on the appropriate choice of starting molecules to obtain thermoplastic, elastomeric or thermosetting materials.
Finally, the course will focus on molecules which, due to the presence of multiple functionalities, can provide added-value to the new materials,such as intrinsic antimicrobial activity or post-functionalization for targeted applications.

Expected results:  At the end of the course the student, by considering the properties-structure relationships as known for plastics from fossils, will be able to rationally indicate the constituent elements of natural origin necessary for the formation of polymers and copolymers with targeted thermo-mechanical properties as well as to indicate the more suitable synthetic process.

Language: English.

• FOTOCATALISI AMBIENTALE

Docente: Davide Spanu

Obiettivi:  Il corso si propone di fornire agli studenti una comprensione di base dei principi e delle applicazioni chiave di processi fotocatalitici in campo ambientale ed energetico. La conoscenza si estenderà anche ai materiali fotocatalitici garantendo lo sviluppo di competenze nella loro sintesi e caratterizzazione. Gli studenti saranno in grado di valutare criticamente le applicazioni della fotocatalisi nella degradazione di contaminanti ambientali e nella produzione di energia sostenibile. Pertanto, saranno incoraggiati a riflettere sul potenziale impatto sociale ed economico della fotocatalisi, contribuendo così a un dibattito più ampio sulla protezione ambientale e sull’energia sostenibile.

Programma:  Il corso offre una panoramica introduttiva dei principi della Chimica Verde e dell’importanza cruciale della catalisi, con una particolare enfasi sulla fotocatalisi ambientale. Quest’ultima è esaminata principalmente nella sua forma eterogenea, facendo uso di semiconduttori come il TiO2. Vengono esplorati in dettaglio i concetti fondamentali della fotocatalisi, le strategie di sintesi e le caratteristiche dei materiali fotocatalitici. Inoltre, si analizzano le metodologie per migliorare le prestazioni dei fotocatalizzatori attraverso il doping e la formazione di giunzioni eterogenee. Il corso approfondisce le numerose applicazioni della fotocatalisi, che vanno dalla produzione di idrogeno alla degradazione di inquinanti, dalla disinfezione all’abbattimento di CO2. Queste applicazioni sono esaminate sia in ambito di ricerca che nell’industria, con esempi pratici che includono settori come l’industria delle vernici e delle superfici intelligenti. Inoltre, il corso introduce la fotoelettrochimica e le tecniche di caratterizzazione dei materiali fotocatalitici, fornendo agli studenti una visione completa e approfondita di questo campo multidisciplinare. Infine, la parte pratica del corso comprende un laboratorio didattico focalizzato sulla sintesi e sull’utilizzo di un fotocatalizzatore supportato per la degradazione del blu di metilene in soluzione acquosa. Questa esperienza pratica consente agli studenti di applicare direttamente le conoscenze teoriche acquisite durante il corso, fornendo loro una preziosa esperienza hands-on nell’ambito della fotocatalisi ambientale.

Testi:

• R. Ameta, S.C. Ameta, “Photocatalysis – Principles and Applications” (2017), CRC Press, ISBN: 978-0367870638
• J. Zhang, B. Tian, L. Wang, M. Xing, J. Lei, “Photocatalysis – Fundamentals, Materials and Applications” (2018), Springer, ISBN: 978-981-13-2112-2
• S. Garg, A. Chandra, “Photocatalysis for Environmental Remediation and Energy Production – Recent Advances and Applications” (2023), Springer, ISBN: 978-3-031-27706-1
• Materiale didattico comprensivo delle slides preparate dal docente e proiettate a lezione

Lingua: Inglese.

ENVIRONMENTAL PHOTOCATALYSIS

Teacher: Davide Spanu
 

Objectives:  The course aims to provide a basic understanding of the principles and key applications of photocatalytic processes in environmental and energy fields. Knowledge will also extend to photocatalytic materials, ensuring the development of skills in their synthesis and characterization. Students will be able to critically evaluate the applications of photocatalysis in the degradation of environmental pollutants and in sustainable energy production. Therefore, they will be encouraged to reflect on the potential social and economic impact of photocatalysis, contributing to a broader debate on environmental protection and sustainable energy.

Program:  The course offers an introductory overview of the principles of Green Chemistry and the crucial importance of catalysis, with particular emphasis on environmental photocatalysis. The latter is primarily examined in its heterogeneous form, using semiconductors such as TiO2. Fundamental concepts of photocatalysis, synthesis strategies, and characteristics of photocatalytic materials are explored in detail. Additionally, methodologies for improving the performance of photocatalysts through doping and heterogeneous junction formation are analyzed. The course delves into the numerous applications of photocatalysis, ranging from hydrogen production to pollutant degradation, from disinfection to CO2 reduction. These applications are examined both in research and industrial contexts, with practical examples including sectors such as the paint industry and smart surfaces. Furthermore, the course introduces photoelectrochemistry and techniques for characterizing photocatalytic materials, providing students with a comprehensive and in-depth understanding of this multidisciplinary field. Finally, the practical part of the course includes a laboratory focused on the synthesis and use of a supported photocatalyst for the degradation of methylene blue in aqueous solution. This hands-on experience allows students to directly apply the theoretical knowledge acquired during the course, providing them with valuable hands-on experience in the field of environmental photocatalysis.

Texts:

• R. Ameta, S.C. Ameta, “Photocatalysis – Principles and Applications” (2017), CRC Press, ISBN: 978-0367870638
• J. Zhang, B. Tian, L. Wang, M. Xing, J. Lei, “Photocatalysis – Fundamentals, Materials and Applications” (2018), Springer, ISBN: 978-981-13-2112-2
• S. Garg, A. Chandra, “Photocatalysis for Environmental Remediation and Energy Production – Recent Advances and Applications” (2023), Springer, ISBN: 978-3-031-27706-1
• Slides prepared by the lecturer and presented during the lessons

Language: English.

• RUOLO DEI MICRORGANISMI NEL BIODETERIORAMENTO E BIORESTAURO DEI BENI CULTURALI LAPIDEI

Docente: Elisabetta Zanardini
 

Obiettivi:  Il corso si propone di fornire una panoramica sugli aspetti più rilevanti che riguardano i processi microbici coinvolti nel biodeterioramento e nel biorestauro di beni culturali lapidei.
Verranno illustrati i metodi di analisi delle comunità microbiche che alterano i materiali lapidei ed i protocolli di impiego di formulazioni microbiche per la biopulitura di superfici alterate.

Programma: 

1. Biodeterioramento dei beni culturali lapidei
   • Microrganismi biodeteriogeni e meccanismi di azione coinvolti nei processi di biodeterioramento: danni chimici, fisici ed estetici.
   • Fattori che influenzano la crescita e la colonizzazione dei beni culturali lapidei.
   • Tecniche di campionamento e di studio delle comunità microbiche: tecniche microscopiche, colturali e biomolecolari. Nuovi approcci per il controllo del biodeterioramento.
   • Casi studio sull’analisi di bioalterazioni.
2. Biorestauro dei beni culturali lapidei
   • Uso di microrganismi nella biopulitura di manufatti lapidei e affreschi alterati.
   • Selezione di microrganismi come agenti di biorestauro e di carrier ad azione veicolante per i trattamenti biologici.
   • Applicazioni su scala di laboratorio ed in situ.
   • Casi studio riguardanti la biorimozione di depositi ed incrostazioni e la biopulitura di affreschi.

Testi:  Pdf delle slide e articoli scientifici forniti dal docente.

Lingua: Inglese.

ROLE OF MICROORGANISM IN BIODETERIORATION AND BIORESTORATION OD CULTURAL HERITAGE (CH) STONEWORKS

Teacher: Elisabetta Zanardini
 

Objectives:  Aim of the course is to provide an overview of the microbial processes involved in the biodeterioration and biorestoration of cultural heritage (CH) stoneworks.
Methods for the analysis of the microbial communities altering the CH stonework surfaces and the procedures for the use of microbial formulation in the biocleaning of CH altered stonework will be described.

Program:

1. Biodeterioration of CH stonework
   • Biodeteriogens and mechanisms involved in the biodeterioration processes: chemical, physical and aesthetical damages.
   • Factors influencing the microbial growth and colonisation of CH stonework surfaces.
   • Techniques for the CH sampling and for the study of the microbial communities: microscopic, cultural and molecular analyses. New approaches for the control of the biodeterioration processes.
   • Case studies on CH bioalteration analysis.
2. Biorestoration of CH stoneworks
   • Use of microorganisms in the biocleaning of CH altered stoneworks and frescoes.
   • Selection of microorganisms as biorestoration agents and carriers for the immobilisation of microbial cells to use in the biotreatments.
   • Lab scale and in situ biotreatments.
   • Case studies on the bioremoval of deposits and crusts and on the biocleaning of altered frescoes.

Texts:  Course slides (pdf) and scientific research papers.

Language: English.

Il DSVB si propone come strumento formativo all’attività di ricerca attraverso l’acquisizione di competenze teoriche e metodologiche avanzate nel campo delle scienze biotecnologiche (coinvolgendo discipline chimiche, biochimiche, genetiche, bioinformatiche, microbiologiche e mediche), favorendo l’integrazione delle competenze complementari e il trasferimento applicativo. Il percorso didattico affronta le tematiche di frontiera delle Scienze della Vita promuovendo l’approccio sistemico, cellulare, molecolare e biotecnologico nello studio di problemi complessi attraverso l’utilizzo di sistemi modello nei campi della biologia, biomedicina e (bio)chimica, ma offre anche attività trasversali per il perfezionamento delle capacità relazionali, comunicative e linguistiche.

Viene proposto un percorso formativo che prevede attività didattiche comuni in aggiunta a quelle a libera scelta del dottorando, che si differenzia quindi in base agli interessi di ricerca ed è funzionale all'acquisizione delle competenze utili per lo sviluppo e la gestione del proprio progetto di ricerca. 

• Attività caratterizzanti comuni (obbligatorie):

1° anno

Course: Biostatistics

Teacher: Giorgio Binelli

Length: 3 CFU (24 hours)

Objective: All fields of modern biology cannot be successfully approached without a knowledge of their statistical and biometrical aspects. It is thus necessary to provide the student with interlaced biological and statistical knowledge. The goal of this course is to make the students familiar with the statistical theory and terminology, so to understand the power and pitfalls of statistical analysis, with special emphasis on the planning of the experiments and the analysis of experimental data in the field of Life Sciences.

Course: Trends in Biomolecular Science

Teacher: shared among members of the PhD course

Length: 2.5 CFU (20 hours)

Objective: Biomolecular science is a research area that profits from a strong multidisciplinary expertise on genetics, microbiology, molecular and cell biology, structural biology, biochemistry, synthetic and systems biology, etc. This course is aimed to provide advanced and updated knowledge through a theoretical and practical training oriented to provide the required skills for supporting the students in their biotechnological research projects (in the different fields of application).

Course: Transversal skills

Module A: Information Literacy; Digital Literacy, Doctoral thesis and copyright; Open access; Collecting and processing information

Teacher: shared among members of the PhD course and external professionals

Length: 0.5 CFU (4 hours)

Objective: Despite the undisputable value of specialized skills, the transversal ones represent a main key to professional success, according to some scientific studies. Transversal or soft skills pertain to cognitive, creative, managerial, relational and communication areas. Not only they represent the “most wanted” competences indicated by the corporate sector, but they are also essential life skills. Acquiring these skills provides students with the basic knowledge, abilities and qualities required to translate competences into suitable behavior for organizational purposes and for their professional evolution and success.

2° anno

Course: Bioinformatics

Teacher: Gianluca Molla

Length: 2.5 CFU (20 hours)

Objective: Provide student with practical knowledge of the main bioinformatic processes used in protein investigation. All lessons will be held at the computer, in an informatics class. Most of procedures shown will be performed by the students themselves under the supervision of the teacher. Results will be discussed in a critical manner.

*Scheduled every two years

Course: Transversal skills

 Module B: Presentation skills; Problem solving; Results dissertation

Teacher: shared among members of the PhD course and external professionals

Length: 0.5 CFU (4 hours)

Objective: Despite the undisputable value of specialized skills, the transversal ones represent a main key to professional success, according to some scientific studies. Transversal or soft skills pertain to cognitive, creative, managerial, relational and communication areas. Not only they represent the “most wanted” competences indicated by the corporate sector, but they are also essential life skills. Acquiring these skills provides students with the basic knowledge, abilities and qualities required to translate competences into suitable behavior for organizational purposes and for their professional evolution and success.

Course: Trends in Biomolecular Science

Teacher: shared among members of the PhD course

Length: 2.5 CFU (20 hours)

Objective: Biomolecular science is a research area that profits from a strong multidisciplinary expertise on genetics, microbiology, molecular and cell biology, structural biology, biochemistry, synthetic and systems biology, etc. This course is aimed to provide advanced and updated knowledge through a theoretical and practical training oriented to provide the required skills for supporting the students in their biotechnological research projects (in the different fields of application).

3° anno

Course: Transversal skills

  Module C: Economy; Project Management; Patents & trademarks; European research programs

Teacher: shared among members of the PhD course and external professionals

Length: 0.5 CFU (4 hours)

Objective: Despite the undisputable value of specialized skills, the transversal ones represent a main key to professional success, according to some scientific studies. Transversal or soft skills pertain to cognitive, creative, managerial, relational and communication areas. Not only they represent the “most wanted” competences indicated by the corporate sector, but they are also essential life skills. Acquiring these skills provides students with the basic knowledge, abilities and qualities required to translate competences into suitable behavior for organizational purposes and for their professional evolution and success.

• Attività Trasversali (obbligatorie e opzionali) da seguire nel triennio:

Course: INNOVATION CAMP FOR PHD STUDENTS
Teacher: Prof. Mauro Fasano, Prof.ssa Alessia Pisoni, Prof. Andrea Vezzulli

Course: INTRODUCTION TO SYSTEMS BIOLOGY - Transversal activity organized by the PhD Course in Experimental and Translational Medicine
Teacher: Prof. Mauro Fasano

Course: SAFETY IN THE LABORATORY 
Teacher: Prof. Carlo Lucarelli, Prof. Stefano Fanetti, TBD

Course: ARTIFICIAL INTELLIGENCE
Teacher: Prof. Mauro Fasano

Course: RESEARCH INTEGRITY
Teacher: Prof. Marco Cosentino

Course: ACADEMIC WRITING AND PUBLISHING
Teacher: Prof. Andrea Vezzulli

Course: PERSONAL BRANDING
Teacher: TLC

Course: PUBLIC SPEAKING
Teacher: TLC

Course: PROJECT MANAGEMENT
Teacher: TLC

Descrizione attività trasversali

• Seminari (a scelta libera):

Seminari, corsi e altre attività didattiche organizzate dalla Scuola di Dottorato, dai Dottorati di Ateneo, o di altri Atenei (a condizione sia certificata la presenza e i crediti), a libera scelta del dottorando, per un totale di 0.5 CFU (4 ore) per ogni anno di corso.

Queste attività sono inserite nel programma formativo del DSVB per permettere ai dottorandi di costruirsi un proprio percorso formativo avanzato, che rispecchi i loro interessi scientifici. Possono quindi scegliere e programmare la frequenza ai seminari durante i tre anni di dottorato, in modo da acquisire una serie di conoscenze teoriche e pratiche mirate, che potranno poi applicare al loro specifico ambito di ricerca e che gli permetteranno di adottare soluzioni alternative e/o innovative alle problematiche collegate al loro progetto.

• Perfezionamento linguistico (opzionali):

Percorso su piattaforma software multimediale (MacMillan English Campus - MEC) - Attività di Ateneo per dottorandi

Corso di Lingua inglese di preparazione per la certificazione di livello B2 per Dottorandi.