CHEMIOMETRIA

Il corso vuole fornire la conoscenza dei metodi, atti alla comprensione, allo studio e alla interpretazione di sistemi reali.
In questo insegnamento, attraverso l'applicazione di metodi matematico-statistici di Analisi Multivariata (chemiometria), partendo dalla descrizione della struttura multivariata dei dati atti allo studio di un sistema complesso, verranno illustrati i principali metodi di Pattern Recognition, con particolare riferimento alle principali tecniche di raggruppamento, di classificazione e di Experimental Design. Particolare rilievo verrà dato allo studio di processi industriali in ambito biotecnologico, di siti contaminati con approfondimenti, presentazione e discussione di casi di studio.
Queste conoscenze sono di fondamentale importanza per il CdS, poichè consentono allo studente di acquisire le competenze necessarie all'interpretazione di dati provenienti dalla caratterizzazione dei sistemi studiati e di comprendere i meccanismi e le dinamiche dei processi chimici e biologici: questa è la base per intraprendere strategie di risanamento e di ottimizzazione dei processi nell'ambito di uno sviluppo sostenibile.
Il corso ha un'impostazione prevalentemente sperimentale ed è mirato alla comprensione e all'utilizzo pratico dei principali metodi di Pattern Recognition, tralasciando volutamente i fondamenti matematico- statistico modellistici, con applicazioni pratiche e casi studio strettamente connessi al corso di studi.

Lo studente sarà in grado:
1) di acquisire le conoscenze adatte all'utilizzo dei metodi chemiometrici e statistici di analisi multivariata, ovvero i metodi di Pattern Recognition e di Experimental Design
2) attraverso la presentazione di specifici casi di studio che utilizzano tali metodi, di acquisire la capacità di applicarli su problematiche di processo nuove, ovvero di saper interpretare nuovi dati relativi a sistemi studiati.
3) di acquisire una sufficiente capacità critica nella scelta dei metodi chemiometrici adatti a risolvere problematiche tecnologiche, e all'estrarre dai risultati le informazioni utili nell'indirizzarlo ad una strategia decisionale di intervento.
Lo studente dovrà acquisire un linguaggio e un utilizzo coerente della terminologia, poichè dovrà essere anche in grado di proporre e comunicare questo approccio anche a persone che non dispongono di tali conoscenze, e con le quali dovrà confrontarsi e collaborare in un futuro professionale.

Conoscenza matematica e statistica di base, e di Chimica Generale

Pattern Recognition.
Il trattamento preliminare dei dati, metodi di classificazione e di raggruppamento: generalità ed aspetti matematici
Cluster Analysis, principi, esempi numerici ed applicazioni a casi di studio in campo biotecnologico:
applicazioni biotecnologiche del collagene da scarti ittici, monitoraggio e ottimizzazione delle condizioni sperimentali di un bioreattore, classificazione di linee cellulari in base alla risposta di un farmaco, raggruppamento di ceppi batterici in base ai profili metabolici.
Analisi delle Componenti Principali (PCA): teoria, utilizzo pratico ed applicazioni dirette: monitoraggio dei parametri di fermentazione (pH, OD, Biomassa, metaboliti), analisi di dati temporali per indentificare fermentazioni problematiche nella produzione di enzimi.
Il metodo SIMCA
Disegno Sperimentale: disegni Fattoriali, D-efficienza e disegni D-ottimali, con diverse applicazioni pratiche
Utilizzo pratico di software chemiometrici.
Una parte del corso sarà dedicata allo studio di casi di studio condotti da ricerche personali.

Dispense e presentazioni fornite dal docente.
Roberto Todeschini: "Introduzione Alla Chemiometria". EDiSES, Napoli.
D.L. Massart et al: "Chemometrics:a Textbook", Data Handling in Science and Technology, 2, ELSEVIER, Amsterdam.

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un colloquio orale sugli argomenti trattati, con l'obbiettivo di verificare (anche attraverso la discussione di casi di studio) la capacità dello studente di applicare i metodi chemiometrici alla realtà delle problematiche in campo biotecnologico.

orale

Il/la docente ha il dovere di vigilare affinché siano rispettate le regole di autenticità e originalità delle prove d'esame. Di conseguenza, nei casi in cui vi sia il sospetto di un comportamento irregolare, l'esame può prevedere un ulteriore approfondimento, contestuale alla prova d'esame, che potrà essere realizzato anche in modalità differente rispetto alle modalità sopra riportate.

1. punteggi nella fascia 18-22 verranno attribuiti in presenza di:
- sufficiente conoscenza e capacità di comprensione applicata in riferimento al programma;
- limitata capacità di raccogliere e/o interpretare i dati, formulando giudizi autonomi;
- sufficienti abilità comunicative;
2. punteggi nella fascia 23-26 verranno attribuiti in presenza di:
- discreta conoscenza e capacità di comprensione applicata in riferimento al programma;
- discreta capacità di raccogliere e/o interpretare i dati, formulando giudizi autonomi;
- discrete abilità comunicative;
3. punteggi nella fascia 27-30 verranno attribuiti in presenza di:
- buona o ottima conoscenza e capacità di comprensione applicata in riferimento al programma;
- buona o ottima capacità di raccogliere e/o interpretare i dati, formulando giudizi autonomi;
- abilità comunicative pienamente appropriate.
4. la lode verrà attribuita in presenza di conoscenza e capacità di comprensione applicata in riferimento al programma, capacità di giudizio e abilità comunicative, eccellenti.

Lezioni frontali. La lezione avrà lo scopo principale di far comprendere "la filosofia" dell'approccio chemiometrico, che è completamente diversa da quella generalmente utilizzata per un approccio allo studio scientifico tradizionale.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile