Dipartimento di
Scienze Ambientali, Informatica e Statistica

Computational Biology, Bioinformatics and Complex Systems

Le attività di ricerca del laboratorio si focalizzano su:

  • Algoritmi e strutture dati. Si sviluppano tecniche algoritmiche efficienti per archiviare e manipolare grandi quantità di dati di tipo genetico. Ciò include allineatori compressi di DNA per pangenomi e tecniche per archiviare grossi insiemi di sequenze di DNA in modo efficiente in termini di spazio.
  • Biologia dei sistemi. Si sviluppano approcci per la modellazione, l'analisi, la simulazione, e il confronto di sistemi biologici (es. reti metaboliche, reti di interazione di proteine, etc) oppure ecologici (es. reti trofiche, reti di servizi ecosistemici);
  • Analisi di mutazioni proteiche. Si studiano e sviluppano approcci computazionali per rilevare o predire eventuali mutazioni deleterie di una proteina in esame. L’obiettivo è di ottenere, per via computazionale, una prima selezione di varianti genetiche da sottoporre a un'analisi più approfondita, ma dispendiosa in termini di risorse;
  • Sviluppo, calibrazione automatica e analisi di modelli di sistemi complessi (biologici, chimici, fisici, sociali) e simulazione ad alte performance mediante architetture non convenzionali (e.g., GPU, TPU, NPU, chip neuromorfi);
  • Generazione di sistemi di Intelligenza Artificiale interpretabile con tecniche di Computational Intelligence (i.e., fuzzy reasoning, evolutionary computation, swarm intelligence, machine learning) per lo sviluppo di sistemi di supporto alle decisioni in ambito clinico.
Gruppo di ricerca

Collaboratori

  • Chiara Gallese (Università di Torino)
  • Luca Manzoni (Università di Trieste)
  • Leone Bacciu (Titolare di borsa di ricerca DAIS)
  • Matteo Grazioso (Titolare di borsa di ricerca DAIS)
  • Camilla Torlasco (Istituto Auxologico Italiano)
  • Daniela Besozzi (Università Milano-Bicocca)
  • Paolo Cazzaniga (Università di Bergamo)
  • Mohsen Abbaspour Onari, Dottorando presso la Eindhoven University of Technology (TU/e), Eindhoven, Paesi Bassi
  • Daniele M. Papetti, Dottorando presso l’Università degli Studi di Milano-Bicocca, Milano, Italia
  • Vasco Coelho, Dottorando presso l’Università degli Studi di Milano-Bicocca, Milano, Italia
  • Elisa Perinot, Dottoranda presso il Konrad Lorenz Institute of Ethology, University of VeterinaryMedicine, Vienna, Austria
  • Nicola Cotumaccio, Dottorando presso GSSI, L’Aquila, Italia

Collaborazioni

Pubblicazioni

  • Nicola Cotumaccio, Giovanna D’Agostino, Alberto Policriti, Nicola Prezza. Co-lexicographically Ordering Automata and Regular Languages - Part I. J ournal of the ACM (JACM), https://dl.acm.org/doi/10.1145/3607471
  • Tomasz Kociumaka, Gonzalo Navarro, Nicola Prezza, Towards a Definitive Compressibility Measure for Repetitive Sequences, in IEEE Transactions on Information Theory, https://doi.org/10.1109/TIT.2022.3224382
  • Ruben Becker, Sung-Hwan Kim, Nicola Prezza, Carlo Tosoni. Indexing Finite-State Automata Using Forward-Stable Partitions. SPIRE 2024, https://doi.org/10.1007/978-3-031-72200-4_3
  • Davide Cenzato, Francisco Olivares, Nicola Prezza. On Computing the Smallest Suffixient Set. SPIRE 2024, https://doi.org/10.1007/978-3-031-72200-4_6
  • Giovanni Manzini, Alberto Policriti, Nicola Prezza, Brian Riccardi. The Rational Construction of a Wheeler DFA. CPM 2024, https://doi.org/10.4230/LIPIcs.CPM.2024.23
  • Ruben Becker, Davide Cenzato, Sung-Hwan Kim, Bojana Kodric, Riccardo Maso, Nicola Prezza. Random Wheeler Automata. CPM 2024, https://doi.org/10.4230/LIPIcs.CPM.2024.5
  • Jarno N. Alanko, Davide Cenzato, Nicola Cotumaccio, Sung-Hwan Kim, Giovanni Manzini, Nicola Prezza. Computing the LCP Array of a Labeled Graph. CPM 2024, https://doi.org/10.4230/LIPIcs.CPM.2024.1
  • Patrick Dinklage, Johnnes Fischer, and Nicola Prezza. Top-k Frequent Patterns in Streams and Parameterized-Space LZ Compression. In 22nd International Symposium on Experimental Algorithms (SEA 2024), https://doi.org/10.4230/LIPIcs.SEA.2024.9
  • Ruben Becker, Matteo Canton, Davide Cenzato, Sung-Hwan Kim, Bojana Kodric, and Nicola Prezza. Sketching and Streaming for Dictionary Compression. DCC 2024, https://doi.org/10.1109/DCC58796.2024.00029
  • Ruben Becker, Davide Cenzato, Sung-Hwan Kim, Bojana Kodric, Alberto Policriti and Nicola Prezza. Optimal Wheeler Language Recognition. SPIRE 2023, https://doi.org/10.1007/978-3-031-43980-3_6
  • Nicola Cotumaccio, Travis Gagie, Dominik Koeppl and Nicola Prezza. Space-time Trade-offs for the LCP Array of Wheeler DFAs. SPIRE 2023, https://doi.org/10.1007/978-3-031-43980-3_12
  • Ruben Becker, Manuel Cáceres, Davide Cenzato, Sung-Hwan Kim, Bojana Kodric, Francisco Olivares, Nicola Prezza. Sorting Finite Automata via Partition Refinement. ESA 2023, https://doi.org/10.4230/LIPIcs.ESA.2023.15
  • Alessio Conte, Nicola Cotumaccio, Travis Gagie, Giovanni Manzini, Nicola Prezza, Marinella Sciortino. Computing matching statistics on Wheeler DFAs. DCC 2023, https://doi.org/10.1109/DCC55655.2023.00023
  • Sung-Hwan Kim, Francisco Olivares, Nicola Prezza. Faster Prefix-Sorting Algorithms for Deterministic Finite Automata. CPM 2023, https://doi.org/10.4230/LIPIcs.CPM.2023.16
  • Jarno Alanko, Nicola Cotumaccio, Nicola Prezza. Linear-time Minimization of Wheeler DFAs. DCC 2022, https://doi.org/10.1109/DCC52660.2022.00013
  • Travis Gagie, Gonzalo Navarro, and Nicola Prezza. Fully functional suffix trees and optimal text searching in BWT-runs bounded space. Journal of the ACM (JACM). 2020 Jan 15;67(1):1-54. https://doi.org/10.1145/3375890
  • Nobile M.S., Nisoli E., Vlachou T., Spolaor S., Cazzaniga P., Mauri G., P.G. Pelicci, D. Besozzi: cuProCell: GPU-accelerated analysis of cell proliferation with flow cytometry data, IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, 24(11):3173–3181, 2020. https://doi.org/10.1109/JBHI.2020.3005423
  • Toffano, Alberto A.; Chiarot, Giacomo; Zamuner, Stefano; Marchi, Margherita; Salvi, Erika; Waxman, Stephen G.; Faber, Catharina G.; Lauria, Giuseppe; Giacometti, Achille; Simeoni, Marta Computational pipeline to probe NaV1.7 gain-of-function variants in neuropathic painful syndromes in SCIENTIFIC REPORTS, vol. 10 (ISSN 2045-2322), 2020.
  • Ankrah NYD, Chouaia B, Douglas AE, The Cost of Metabolic Interactions in Symbioses between Insects and Bacteria with Reduced Genomes. mBio. 2018 Sep-Oct; 9(5): e01433-18. https://doi.org/10.1128/mBio.01433-18
  • Giulio Ermanno Pibiri, "Sparse and skew hashing of k-mers", Bioinformatics, Volume 38, Issue Supplement_1, July 2022, pp. i185–i194, https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btac245
  • Fan, Jason, Jamshed Khan, Giulio Ermanno Pibiri, and Rob Patro. "Spectrum preserving tilings enable sparse and modular reference indexing." In International Conference on Research in Computational Molecular Biology, 2023, pp. 21-40, https://doi.org/10.1007/978-3-031-29119-7_2

Riconoscimenti

  • Marco S. Nobile, Daniela Besozzi, Camilla Torlasco, Daniele Papetti: “Shark Tank” award at CMR 2024 (the Global Cardiac Magnetic Resonance conference), London, UK for the talk “Optimizing Inversion Time Prediction for Late Gadolinium Enhancement Imaging with Artificial Intelligence” (2024)
  • Marco S. Nobile, Daniela Besozzi, Camilla Torlasco, Daniele Papetti: Best abstract award at the 83th Congress of the Italian Cardiology Society (SIC) for the paper “Techniques of Artificial Intelligence for the determination of the optimal inversion time: the Thaiti project” (2022)
  • Best Paper Award alla Conferenza IEEE del 2019 su Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology (IEEE CIBCB 2019) per l’articolo: Nobile M.S., Vlachou T., Spolaor S., Cazzaniga P., Mauri G., Pelicci P.G., Besozzi D.: ProCell: Investigating cell proliferation with Swarm Intelligence
  • Best Paper Award alla Conferenza IEEE del 2022 su Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology (IEEE CIBCB 2022) per l’articolo: Gallese C., Fuchs C., Riva S.G., Foglia E., Schettini F., Ferrario L., Falletti E., and Nobile M.S.: Predicting and characterizing legal claims of hospitals with Computational Intelligence: the legal and ethical implications
  • Miglior pubblicazione dell'anno 2014 nel campo della microbiologia ambientale assegnato dalla Società Italiana di Microbiologia Agraria, Alimentare e Ambientale per l’articolo Chouaia et al. 2014, Genome Biol Evol. 6: 912-920

Strumentazione

  • Una workstation DELL Precision 5820 Tower XCTO Base (8 core, 128 GiB RAM DDR4, 256 GiB SSD, 1 TiB hard disk)

Progetti di ricerca

  • REGINDEX ("Compressed Indexes for Regular Languages with Applications to Pangenomics Research"). ERC Starting grant. Period: 1/9/2022 - 1/9/2027 (https://www.unive.it/regindex [ENG])
  • Progetto DAIS - IRIDE "Reconstructing and comparing metabolic networks" assegnato a Marta Simeoni, 2020
  • Progetto DAIS - IRIDE(B) "Automatic feature transformation for interpretable AI systems" assegnato a Marco S. Nobile, 2022
  • Progetto DAIS - IRIDE (B) "Modular de Bruijn Graph Indexes", assegnato a Giulio Ermanno Pibiri, 2023

Last update: 22/09/2025