ASTIS – Environment, Sustainability, Territory and Security

The Doctorate aims to train high-profile experts, with data analysis and territorial analysis skills, as well as modeling development that is transversal to all the fundamental areas of the course. These, in fact, are united by the increasingly rapid development of technologies that allow us to improve the engineering of sustainable products.
The Doctorate, characterized by a strong multidisciplinarity, allows the training of figures capable of carrying out analysis and development of highly technological products/processes in which sustainability is ensured from an engineering point of view and with a high innovative contribution, as well as analysis of territorial effects linked to sustainability and innovation policies.
The Curriculum in "Food and Health" aims to train figures capable of identifying and studying the animal and plant world in its complexity from a health point of view and using this knowledge in order to obtain targeted safe biologically active, pharmaceutical and nutraceutical food formulations to prevent complex pathologies such as cancer and immunological disorders, ultimately to achieve a clear positive impact on human health.
The tools available to PhD students, without loss of generality, can be applied to different sectors in which innovation, safety and sustainability are key factors. Among these we can mention the Agri-food, Healthcare and Environmental sectors.
In the Curriculum "Qualitative-Quantitative Methods and Models", statistical-mathematical-engineering modeling, therefore, becomes crucial for the PhD student as it constitutes his "toolbox" useful for the development of data mining tools/methods/processes and techniques characterized by strong interoperability between different areas. In relation to the "Food and Health" curriculum, the implementation of bio-informatics, analytical, technological-pharmaceutical, bio-engineering, bio-technological, bio-medical and food technologies aimed at the creation of circular economy models, through the use of waste products from the agri-food industry.
The Doctorate aims to create a new generation of experts who contribute to a more equitable and sustainable society. To be achieved, this objective requires multidisciplinary preparation and an approach to the problems from different points of view, considering the sustainability of the solutions as a single theme. For this reason, the doctorate aims to provide doctoral students with the right knowledge to face global challenges and develop a professional career at an international level, in the global arena of sustainability and security.
The research topics, although broad but limited in their interrelationships and specificities, allow the introduction of analytical factors relating to artificial intelligence, data mining, sustainable innovation in the engineering field, the sustainability of new food formulations for health and preventive purposes, to the territorial impact of production processes and the valorisation of processing by-products, in compliance with the safety standards imposed by the current regulatory framework and from a circular economy perspective, with important repercussions on society. Examples include: reducing food waste generated in retail and consumer environments and reducing food losses along production and supply chains; the substantial reduction of waste production through prevention, reduction, recycling and reuse; the recovery of water resources; the protection of the environment and biodiversity in coherence with the science-based ecosystem approach (COP 5) and the related Convention on Biological Diversity (COP 5, Decision V/6), as well as with the National Strategy on Biodiversity and the Plans for Climate.
Furthermore, the approach will be applied in the development of metabolic, genetic and microbial biomarkers, used to monitor the efficacy of functional foods and to optimize existing diagnostic platforms through collaborations with biotechnology and pharmaceutical companies.
The objectives of innovation, safety and sustainability are expressed in a very varied and non-homogeneous way from a legal point of view in the various sectoral regulations,
taking on very different meanings. With reference to the healthcare, agri-food and environmental sectors, it will therefore be necessary to understand the role that the standards assign to the key concepts of safety, innovation and sustainability to provide a clear framework of rules and principles within and in compliance with which to develop products , processes and planning.

Il corso ha l’obiettivo di formare figure professionali in grado di intervenire sull’aggiornamento delle infrastrutture e ammodernamento delle industrie per renderle sostenibili, con maggiore efficienza delle risorse da utilizzare e una maggiore adozione di tecnologie pulite e rispettose dell'ambiente e degli stessi processi industriali, garantendo sistemi di produzione sostenibili e sicuri ed un uso efficiente delle risorse ambientali ed energetiche. Le tematiche sulle quali verteranno i temi di ricerca e formazione del Dottorato sono quelle contenute nella Strategia Nazionale di Sviluppo Sostenibile (SNSvS), nell'agenda 2030 e nel PNRR. Facendo leva sulle peculiarità sociali ed economiche del territorio, i Dottorandi impareranno ad applicare metodologie e utilizzare strumenti che consentono di quantificare gli impatti generati dall'introduzione, in azienda e sul territorio, di innovazioni nell'ambito di prodotti, processi e tecnologie. Il programma del Dottorato mira a fornire una formazione avanzata sulle tecniche, le architetture con riferimento anche
agli strumenti dell'Intelligenza Artificiale. In particolare, il futuro dottore di ricerca sarà in grado anche di padroneggiare le principali tecniche di Machine Learning, Deep Learning, Reinforcement Learning e Genetic Algorithm e del Data Mining al fine di determinare, in autonomia, quale sia lo strumento migliore per risolvere un problema. Questo permette il trasferimento delle conoscenze (c.d. “Transfer Learning”) da un settore all'altro, formando
una figura in grado di indirizzare l'innovazione. L'obiettivo del Curriculum “Alimenti e Salute” è di formare una figura professionale capace di attuare nuove soluzioni biotecnologiche nel campo dell’industria agro-alimentare e in quello biomedico, e quindi preparare figure leader competitive e di alto livello in grado di inserirsi nei laboratori di ricerca di istituti accademici, dell'industria e di enti sia pubblici che privati. Il triennio del corso prevede il raggiungimento di un elevato standard di formazione sia sul piano teorico che sperimentale. Gli ambiti formativi offerti riguardano prevalentemente i settori delle nanotecnologie, dell’estrazione e caratterizzazione strutturale di principi attivi da vegetali edibili e dal microbiota intestinale, della sicurezza e qualità delle materie prime e dei prodotti finiti, dello sviluppo di prodotti di interesse nutraceutico-alimentare, dell’applicazione di nanovettori e biomateriali a modelli in vitro, ex-vivo e in vivo di ageing, di patologie umane, di bioingegneria dei tessuti, di diagnostica molecolare, e del sistema economico pianificato per riutilizzare i materiali in successivi cicli produttivi. Gli studenti svilupperanno un approccio di ricerca interdisciplinare/traslazionale tra le scienze chimiche, fisiche, biologiche, tecnologiche, economiche e mediche. Saranno inoltre in grado di comunicare efficacemente i risultati conseguiti alle comunità scientifiche come pure alle realtà aziendali, maturando tali competenze grazie alle attività di resoconto periodico delle loro attività in lingua italiana e inglese e acquisendo nozioni multidisciplinari in accordo all’ attività didattico-formativa di tipo frontale prevista nella presente proposta di Dottorato.

Il Dottore di ricerca sarà anche in grado di padroneggiare gli aspetti giuridici e di fornire supporto e consulenza nello sviluppo di progettualità che per ciascun settore siano da un lato pienamente rispettose dei vincoli normativi, dall'altro siano in grado di intercettare al meglio le risorse finanziarie messe a disposizione dagli strumenti pubblicistici di programmazione. Il Dottore di ricerca potrà essere formato anche sugli aspetti legati alla storia e alle politiche dei territori al fine di inquadrare anche dal punto di vista storico, geo-economico e geopolitico le problematiche legate allo sviluppo, alla sicurezza e alla integrazione nazionale e comunitaria. I temi principali della formazione ruotano intorno al quadrilatero “ambiente-sostenibilità-sicurezza-innovazione” e riguardano: il Data Mining, l'analisi, la misurazione e la valutazione del rischio; la modellizzazione dei problemi per la ricerca di un ottimo; lo sviluppo e l'implementazione di reti diffuse (e.g., Blockchain) per il trasferimento di informazioni; l'analisi delle immagini (e.g., satellitari, diagnostiche); il design dei prodotti/processi secondo gli attuali standard; lo sviluppo di metodi e modelli matematici per il supporto alle decisioni, l'analisi territoriale; la conoscenza e l’implementazione di modelli ex-vivo e in-vivo di patologie umane; lo sviluppo di preparazioni alimentari biologicamente attive da utilizzare in campo sanitario; e lo sviluppo di innovativi dispositivi o test diagnostici per il tracciamento dell’efficacia delle suddette preparazioni alimentari.  

Coerenza con gli obiettivi del PNRR

Il corso di Dottorato è in linea con gli obiettivi del Next Generation EU (NGEU) e del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR). Le tematiche scientifiche, infatti, hanno idee di innovazione e sostenibilità trasversali tra i diversi settori. Nello specifico, l’offerta formativa del Dottorato persegue le seguenti missioni (M) e componenti (C) del PNRR:

• M1. Digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo. I temi di ricerca delle tesi, supervisionate nell’ambito della Missione 1, permetteranno di contribuire allo studio ed all’analisi della produttività del territorio, del design industriale, e del tessuto imprenditoriale delle aree investigate, per migliorarne la connettività, particolarmente rilevante, nelle zone marginali, rurali ed aree interne tanto da innescare uno sviluppo più sostenibile tra le comunità interessate ed il mercato globale;
• M2. Rivoluzione verde e transizione ecologica. I temi di ricerca delle tesi, supervisionate nell’ambito della Missione 2, contribuiranno allo studio e all’analisi di modelli di business adeguati alla gestione sostenibile dei beni ambientali e alla proposizione di politiche miranti alla salvaguardia delle risorse naturali, al fine di ridurre i divari di crescita sostenibile dei territori investigati.

Missione 3: Infrastrutture per una mobilità sostenibile. I temi di ricerca delle tesi, supervisionate nell’ambito della Missione 3, contribuiranno a proporre modelli di crescita economica e sociale in grado di favorire una mobilità sostenibile, a tutti i livelli spaziali territoriali interessati (urbani, peri-urbani, regionali, nazionali), proponendo studi di business e di politiche strategiche volte ad espandere, in maniera efficiente, la catena logistica di nuova costruzione e ad ottimizzare l’utilizzo delle infrastrutture esistenti, aumentandone la fruizione;

• M2C1: Agricoltura Sostenibile ed Economia Circolare, M2C1.1 – Migliorare la Capacità di Gestione Efficiente e Sostenibile dei Rifiuti e il Paradigma dell’economia Circolare, per la ricerca sull’impiego di materiali da costruzione con riutilizzo di plastiche di scarto, coltivando la cultura e la consapevolezza dell’edilizia eco-sostenibile e della sfida ambientale e contribuendo alla realizzazione di un progetto faro di economia circolare (Investimento 1.2);
• M2C2: Energia Rinnovabile, Idrogeno, Rete e Mobilità sostenibile, per il raggiungimento degli obiettivi europei e nazionali di decarbonizzazione e di riduzione delle emissioni totali di gas serra, anche mediante soluzioni innovative di produzione di energia, in termini sia di tecnologie sia di assetti e configurazioni impiantistiche, quali i sistemi di generazione di energia rinnovabile off-shore, in linea con l’Investimento 1.3.

Missione 6: Salute
M6C1: Reti di prossimità, strutture e telemedicina per l’assistenza sanitaria territoriale
M6C2: Innovazione, ricerca e digitalizzazione del servizio sanitario nazionale

Insegnamenti previsti

• Metodi Matematici per la Data Science  
• Analisi dei Dati 1  
• Deep and Machine Learning e Applicazioni 
• Natural Language Processing e Applicazioni 
• Il riciclo dei sottoprodotti nei processi alimentari 
• Imballaggi a basso impatto ambientale per il confezionamento alimentare
• Chimica ambientale e sostenibile  
• Biosensori: dispositivi diagnostici innovativi per il monitoraggio della sicurezza e sostenibilità 
• Approcci al rilascio modificato di principi attivi e nanotecnollogie
• Diritto Amministrativo, innovazione e sicurezza ambientale 
• Biologia applicata all’uso biomedico di fitochimici attivi e di derivati del miocrobioma intestinale umano  
• Analisi dei Dati 2  
• Simulazione di Processi Stocastici
• Fonti di energia rinnovabile  
• Tecniche di protezione ambientale 
• Sostenibilità territoriale e bioeconomia 
• Sistemi di gestione e di comunicazione ambientale  
• Metodologie di  medicina di laboratorio avanzate nella  medicina anti- aging e del wellness: dalla teoria alla diagnostica predittiva e preventiva, alla pratica clinica
• Modellistica della fisiopatologia d’organo: studio delle barriere al delivery di principi nutraceutici  

Altre attività didattiche

•  Perfezionamento informatico  
• Gestione della ricerca e della conoscenza dei sistemi di ricerca europei e internazionali
• Perfezionamento linguistico  
• Attività di laboratorio  
• Seminari 

Tutte le lauree magistrali

Il corso di Dottorato, grazie all'approccio interdisciplinare che fonde l'area ingegneristica con quella matematico-statistica, informatica, economica, tecnologica, salutistica, geografico-economica e giuridica, permette di sviluppare expertise avanzate. Gli sbocchi occupazionali possono essere così suddivisi:

• Nella Comunità Accademica: i dottori di ricerca potranno intraprendere la carriera scientifica presso Atenei ed Enti di ricerca, italiani ed esteri. Potranno inoltre trovare impiego nello svolgimento, nel coordinamento e nella gestione di attività di ricerca e sviluppo tecnologico all'interno di strutture di ricerca e sviluppo di aziende e imprese attive nei campi di interesse del corso, negli ambiti di diverse discipline chimiche, fisiche, tecnologiche, biologiche, mediche ed economiche.
• Presso le PA: le competenze acquisite permetteranno ai dottori di ricerca di ricoprire ruoli dirigenziali, con particolare attenzione agli obiettivi di sostenibilità ed alle dinamiche legate al territorio, con conoscenze chimico-fisiche e mediche ben armonizzate tra loro.
• Presso i privati (imprese): i dottori di ricerca saranno in grado di risolvere problemi di elevata complessità che nascono dalla mission aziendale, operando in un contesto produttivo incentrato sulle tematiche della sostenibilità ambientale, del trasferimento tecnologico e dell'innovazione, al fine di sostenere la competitività in un mercato in continua evoluzione.

La figura formata nel corso di Dottorato avrà consuetudine a ricercare soluzioni ai problemi aziendali o di trasformazione sociale e territoriale nella prospettiva della sostenibilità, adottando l'approccio del ciclo di vita e dell’economia circolare nell’ambito della nutraceutica e della formulazione di alimenti funzionali e di test diagnostici per il tracciamento. Ciò consentirà al Dottorando di poter operare utilmente sia in azienda, per indirizzarla su un
sentiero di crescita sostenibile, sia nella pubblica amministrazione per la definizione di politiche basate sui principi della sostenibilità.

1. METODI E MODELLI QUALI-QUANTITATIVI
   Il curriculum "Metodi e Modelli Quali-Quantitativi" offre agli studenti la possibilità di conseguire una specializzazione altamente professionalizzante per l'analisi economica e la formulazione di politiche in ambiti di grande attualità, per comprendere gli effetti dell'azione umana sugli ecosistemi - cambiamento climatico, inquinamento, depauperamento di risorse naturali, acquisire gli strumenti di analisi economica, territoriale, tecnica e quantitativa per la formulazione di politiche ambientali ed energetiche, sia in ambito industriale che di agenzie di protezione ambientale, nazionali e internazionali. Il percorso si propone di formare dottori di ricerca con un ampio bagaglio di alta formazione nelle aree economico, matematico-statistiche, informatiche ed ingegneristiche. Gli strumenti qualitativi e quantitativi acquisiti devono permettere di affrontare le sfide che interessano l’economia odierna: sostenibilità socio ambientale dello sviluppo economico e l’uso delle risorse naturali. L'analisi territoriale rappresenta lo stretto contatto con la realtà, consentendo al Dottorando di mettere a fuoco le relazioni fra teorie, metodi, processi, strumenti e contesto ambientale e socio-economico nei quali si applicano.  
2. ALIMENTI E SALUTE 
   Il Curriculum in “Alimenti e Salute” ha come obiettivo primario l’alta formazione di ricercatori con competenze nell’ambito delle caratteristiche nutrizionali, salutistiche e bio-tecnologiche, della sicurezza e qualità chimica e biologica, idonee alla formulazione di prodotti alimentari innovativi e con elevato valore nutrizionale. Le attività seguiranno i principi di green economy e di economia circolare, promuovendo l’utilizzo di risorse locali, ovvero di principi attivi ottenibili da piante edibili e loro sottoprodotti, parallelamente allo studio delle modificazioni del microbiota intestinale e dei suoi principi attivi in seguito a diversi stili di vita, e allo sviluppo e progettazione di alimenti ad alto potere salutistico, anche con l’impiego di metodologie innovative (nanotecnologiche). Un aspetto fondamentale del curriculum è l'integrazione delle biotecnologie avanzate per sviluppare nuovi dispositivi e test diagnostici che colleghino alimentazione, microbiota, metabolismo e patologie croniche, come quelle neurodegenerative. La sperimentazione di metodi e strumenti innovativi permetterà l’acquisizione di un “know how” potenzialmente utile per il trasferimento tecnologico e la valorizzazione dei risultati della ricerca nell’ambito delle filiere produttive delle aziende presenti sul territorio per migliorare la prevenzione e la gestione delle malattie legate all’invecchiamento. La valutazione delle caratteristiche salutistiche dei prodotti fortificati ottenuti permetterà inoltre un importante riflesso nell’educazione sanitaria che il Curriculum intende raggiungere. Da un punto di vista farmacoeconomico, le conoscenze acquisite dal ricercatore così formato porterebbero a sviluppare una forma mentis protesa a ridurre le ospedalizzazioni e i cosiddetti costi sanitari diretti, a soffermarsi su possibili soluzioni alimentari e sanitarie che risultino alternative efficaci rispetto ai metodi di cura e trattamenti che richiedono la degenza in strutture.