Strumenti di misura: Strumenti analogici e digitali Principali metodologie di misura Misure di grandezze elettriche: tensione, corrente, impedenza Misure di resistenza elettrica: metodo volt-amperometrico

Dispense del Docente

PROGRAMMA DELL'INSEGNAMENTO : - Rappresentazione delle Informazioni - Architettura dei computer (hardware) - Reti Neurali - Reti di Calcolatori: Reti locali, Reti geografiche, Internet - Il software: Sist. Operativi e programmi - Algoritmi e linguaggi di programmazione OBIETTIVI DEL INSEGNAMENTO 1 - Conoscere i fondamenti su cui si basa il mondo digitale (sistema binario, digitalizzazione di immagini, di suoni, calcoli). 2 – Conoscere l’hardware per capire, almeno a grandi linee, su quale macchina stiamo lavorando e cosa ci servirebbe per lavorare meglio. 3 - Conoscere i fondamenti teorici sulle reti neurali alla base dei sistemi che usano l'intelligenza artificiale per svolgere il proprio compito. 4 – Conoscere la teoria dei sistemi operativi come nucleo di ogni sistema hardware/software. 5 – Conoscere i principi di funzionamento e interazione delle reti locali ed internet. 6 – Conoscere i fondamenti della programmazione, base dell’elaborazione dell’informazione. Programma dettagliato 1 - Rappresentazione delle Informazioni La rappresentazione delle informazioni , La codifica dei caratteri, Il codice ASCII, Codifiche universali, La codifica dei numeri, Rappresentazione binaria, Rappresentazione di numeri negativi, Rappresentazione floating point (con virgola mobile), Rappresentazione esadecimale, La codifica delle immagini, Compressione delle informazioni e formati di co difica, Immagini in movimento, Elaborazione delle immagini, La codifica dei suoni e formati di codifica, Strutturazione logica dei dati: i file, File ad accesso sequenziale, File ad accesso diretto, Accesso con chiave, Strategie di ricerca. 2 - Architettura dei computer (hardware) Architettura hardware degli elaboratori , La memoria principale , Il processore (Unità di Controllo, registri, L’Unità Aritmetico-Logica, L’unità di gestione della memoria (MMU)), Esecuzione delle istruzioni in linguaggio macchina, Lettura e scrittura in memoria, Un semplice esempio di esecuzione di un programma, Memoria cache, Tipi di processori (CISC e RISC),CPU,GPU,MCU, La memoria secondaria ( Dischi magnetici, Dischi ottici: CD, DVD e blue-ray, Memory Card, Nastri magnetici), Interfacce di un calcolatore, Dispositivi di input/ output ( Tastiera, Video e display, Dispositivi di puntamento su video, Altri dispositivi di input/output, Classi di elaboratori 3 - Reti Neurali Definizioni, Il Neurone cellula del corpo umano, Applicazioni delle reti neurali artificiali, Le reti neurali artificiali, modello di neurone artificiale di McCulloch e Pitts, il percettrone e sua rappresentazione geometrica, memorie associative, reti multi strato, rappresentazione giometrica di una rete multistrato algoritmo di back propagation, architettura di una rete neurale, vantaggi e svantaggi di una rete neurale, robustezza di una rete neurale, confusion matrix, funzione di attivazione, le reti RBF Radial Basis Function, l’apprendimento di una rete neurale ( supervisionato e non supervisionato), metodo del gradiente, validazione dell’apprendimento, stima dell’errore nella risposta di una rete neurale, Impiego nel riconoscimento di immagine, Convolutional Neural Network (CNN), riconoscimento della voce, Residual Network (ResNET) 4 - Reti di Calcolatori: Reti locali, Reti geografiche, Internet Reti di calcolatori: introduzione, Organizzazione fisica delle reti, Componenti hardware, Topologie di reti di comunicazione, Protocolli di comunicazione, Alcune scelte nella comunicazione in rete ( Trasmissione digitale e analogica, Trasmissione seriale e parallela, Trasmissione su linee dedicate e commutate) Commutazione di circuito e di pacchetto, Verifica di corretta ricezione, Identificazione (indirizzamento) dei nodi, Strategie di instradamento dei messaggi, Accesso al canale, conflitti di comunicazione e loro risoluzione, Modelli di interazione delle reti, Tipi di reti, Reti locali, Obiettivi di una rete locale Funzionamento di una rete locale , Tolleranza ai guasti, Reti locali wireless, Reti geografiche e internet , Struttura di una internet , protocolli della rete Internet, Il protocollo IP – Internet Protocol, Il protocollo TCP – Transmission Control Protocol, Protocolli applicativi, Indirizzamento logico: il protocollo DNS – Domain Name System, Posta elettronica: il protocollo SMTP – Simple Mail Transfer Protocol, Trasferimento dati: il protocollo FTP – File Transfer Protocol, Collegamento remoto: il protocollo Telnet, Il Web e il protocollo HTTP – HyperText Transfer Protocol, Sicurezza delle informazioni ( Cenni di crittografia, Firme elettroniche e certificazione, Protocolli sicuri) 5 - Il software: Sist. Operativi e programmi Il software, Il software di base, Funzioni del software di base, Il sistema operativo, Funzionamento del sistema operativo, Avviamento dell’elaboratore, Gestione del processore e dei processi, Gestione dei processi, Cambio di contesto, Politiche di gestione (scheduling del processore, Coordinamento e sincronizzazione, Gestione della memoria principale, Gestione della memoria reale, Gestione della memoria virtuale, Gestione della memoria secondaria: il file system, Organizzazione logica dei file, Organizzazione fisica dei file, Gestione delle periferiche (gestione dell’input/output), Linguaggio di comandi per l’interazione con l’utente, Sistemi operativi distribuiti , Naming, Condivisione di risorse, File system distribuito, analisi delle principali famiglie di sistemi operativi ( Windows elementi di base, Unix, Linux elementi di base, Le distribuzioni di Linux, Mac OS , Sistemi operativi per palmari e smartphones ) Il software libero, Il software applicativo (Elaborazione di testi, Gestione di basi di dati, Fogli elettronici, Elaborazione di immagini e suoni , Costruzione di pagine Web, Altri pacchetti applicativi ) 6 - Algoritmi e linguaggi di programmazione Software e programmazione, Linguaggi di programmazione ad alto livello, Le componenti della definizione di un linguaggio, Caratteristiche di un linguaggio di programmazione, Sintassi, Semantica, La definizione di un linguaggio di programmazione, Compilazione, Interpretazione, Confronto tra interpreti e compilatori, Algoritmi e programmi, I diagrammi di flusso, Dai diagrammi di flusso ai programmi, Progettazione del software, Concetti fondamentali di programmazione, I linguaggi di programmazione, Tipologie di linguaggi.

Libro di testo: Introduzione all’informatica, De Agostini Scuola 2010 UTET Autori: Console, Ribaudo, Avalle, Carmagnola, Cena, Materiale didattico: Diapositive del corso del prof. Fabi o Lo Castro Approfondimenti 1) An introduction to neural networks - Kevin Gurney 1997 by UCL Press 2) Neural Networks and Deep Learning - Michael Nielsen - 2015 – free online book http://neuralnetworksanddeeplearning.com/index.html 3) Neural Network Design 2nd Ed 2014 by Martin T. Hagan and Howard B. Demuth – free online book - https://hagan.okstate.edu/nnd.html

1. LE ONDE Fenomeni ondulatori; le grandezze caratteristiche di un’onda: lunghezza d’onda, frequenza, periodo, velocità, ampiezza; definizione, classificazione e tipi di onde; onde trasversali e longitudinali; onde piane, sferiche, circolari; i raggi e i fronti d’onda; onde armoniche: periodicità spaziale e temporale; il teorema di Fourier; frequenza fondamentale e armoniche; analisi e sintesi; analisi in frequenza; spettro lineare e logaritmico; la propagazione delle onde, assorbimento, riflessione, rifrazione, interferenza (costruttiva, ordinaria, distruttiva), diffrazione; onde stazionarie; effetto doppler. 2. IL SUONO Il suono; il suono come onda di pressione; emissione (esempi di sorgenti sonore naturali ed artificiali), propagazione e ricezione del suono; la velocità del suono; la propagazione del suono in un mezzo; suoni puri e suoni complessi; e spettro del segnale sonoro; La percezione dei parametri caratteristici: altezza, timbro e intensità del suono; grandezze energetiche del suono: potenza e intensità di una sorgente acustica; spettro sonoro, le frequenze udibili, gli infrasuoni e gli ultrasuoni; i livelli sonori e il decibel: il livello di pressione sonora, il livello di intensità sonora, il livello di potenza sonora. Gli ultrasuoni in medicina. L’analisi del parlato: il sonogramma e le frequenze formanti. La fisica dell’apparato uditivo: orecchio esterno, inter-aural time difference e inter-aural intensity difference; il meato acustico e le onde stazionarie; l’orecchio medio come amplificatore di pressione; l’orecchio medio come adattatore di impedenza e meccanismi di protezione; l’orecchio interno come analizzatore di spettro; la fisica della coclea. 3. ELETTROSTATICA Carica elettrica, conservazione e quantizzazione della carica; i materiali conduttori, semiconduttori e isolanti; elettrizzazione per strofinio, per contatto, per induzione; misura della carica (elettroscopio a foglie, bilancia di torsione) la legge di Coulomb ; il campo elettrostatico e il vettore campo elettrico; linee di forza del campo elettrico (esempio carica puntiforme, dipolo, carica distribuita); il lavoro nel campo elettrostatico; energia potenziale elettrostatica; il potenziale elettrico; la differenza di potenziale; potenziale di una carica puntiforme; le superfici equipotenziali; il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss; campo elettrostatico nei conduttori; i condensatori e la capacità (capacità in serie e in parallelo) 4. MAGNETISMO Le proprietà magnetiche della materia; paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo: la permeabilità magnetica; le calamite; fenomeni magnetici: interazione magnete-magnete e i poli magnetici; il campo magnetico terrestre; intensità, direzione e verso del campo magnetico; linee di forza del campo magnetico; confronto campo elettrico, campo magnetico; misura del campo magnetico 5. ELETTROMAGNETISMO l’elettromagnetismo: esperienza di Oersted e azione di correnti su magneti; esperienza di Faraday e esperienza di Ampere: interazione magnete corrente e forza tra correnti; il moto di una particella carica in un campo magnetico, la forza di Lorentz; il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente; la legge di Ampere; la legge di Biot Savart; le equazioni di Maxwell; il campo elettromagnetico; la propagazione del campo elettromagnetico e onde elettromagnetiche; lo spettro elettromagnetico; il corpo nero. 6. CIRCUITI ELETTRICI La corrente elettrica (corrente continua ed alternata); i generatori elettrici (generatori di corrente e di tensione); la resistenza elettrica (resistenze in serie e in parallelo), conducibilità e resistività; prima e seconda legge di Ohm; effetto termico della corrente: effetto Joule e potenza elettrica; l’impedenza; l’induttanza; il trasformatore; i circuiti elettrici; i circuiti RL,RC,RLC; Applicazioni: conduzione elettrica nel sistema nervoso umano: l’impulso nervoso e il modello a cavo dell’assone; la corrente elettrica nel corpo umano: effetti dell’elettricità sul corpo umano; impedenza del corpo umano. 7. OTTICA La luce e le onde elettromagnetiche, i fotoni; ottica geometrica e ottica fisica; interazione della luce con la materia: riflessione, rifrazione, diffusione, assorbimento; l’indice di rifrazione; la legge di Snell; la riflessione totale e le fibre ottiche; la dispersione della luce e il prisma; cenni di diffrazione; i sistemi ottici: specchio piano e specchio sferico concavo e convesso; le lenti: lenti convergenti e divergenti; miopia, ipermetropia e correzione tramite lenti; i raggi principali delle lenti e la costruzione delle immagini; la formula delle lenti sottili; ingrandimento; il potere diottrico. Applicazioni: la macchina fotografica; la lente d’ingrandimento; il microscopio composto; la fisica dell’occhio: le proprietà ottiche dell’occhio; l’accomodamento; punti prossimo e remoto; il modello dell’occhio ridotto; il potere risolutivo dell’occhio. 8. MATERIA E RADIAZIONI Le radiazioni non ionizzanti e ionizzanti; le radiazioni elettromagnetiche in Medicina, Le radiazioni ionizzanti: radiodiagnostica, radioterapia e radioprotezione

D. Scannicchio, E. Giroletti: Elementi di Fisica Biomedica, Ed. EdiSES Dispense del corso Fisica Applicata del prof. F. Lo Castro bibliografia TITOLO: Elementi di Fisica Biomedica, AUTORI: D. Scannicchio, E. Giroletti,EDITORE: EdiSES TITOLO: La Fisica di Amaldi, AUTORI: M. Barbieri AUTORI: U. Amaldi,EDITORE: Monduzzi EDITORE: Zanichelli TITOLO: Fisica Biomedica, AUTORI: D. Scannicchio, EDITORE: EdiSES TITOLO: Fisica I, AUTORI: Silvestrini,Mencuccini , EDITORE: Liguori TITOLO: Fisica II, AUTORI: Silvestrini,Mencuccini , EDITORE: Liguori

Cochlear Dead Zones 1. Cosa sono le regioni cocleari morte 2. Come si evidenziano le regioni cocleari morte 3. Che implicazione ha la presenza delle regioni cocleari morte nella protesizzazione acustica e nell’impianto cocleare Ipoacusie nascoste 1. Cosa sono le ipoacusie nascoste 2. Cause 3. Come si evidenziano le ipoacusie nascoste 4. Che implicazione hanno le ipoacusie nascoste nella vita dei soggetti affetti, e qual è l’utilità della loro identificazione Acufeni somatosensoriali 1. Cosa sono gli acufeni somatosensoriali 2. Come si valutano gli acufeni somatosensoriali – casi clinici 3. Come si trattano gli acufeni somatosensoriali – l’approccio multidisciplinare

Organi di senso. Manuale per l'approccio integrato alle patologie testa-collo - Antonella Polimeni, Marco De Vincentiis, Alessandro Lambiase