Il futuro è il presente del NECSTLab (Novel, Emerging Computing System Technologies Laboratory) del Politecnico di Milano. In questo luogo infatti, studenti, dottorandi e professori collaborano mettendo a disposizione differenti conoscenze per l’innovazione tecnologica.

Polimi Xillinx
Polimi Xillinx

Il laboratorio raggruppa diverse linee di ricerca incentrate sui computing systems: dalle architetture hardware e metodologie di co-design hardware-software alla sicurezza ed affidabilità informatica. La completezza, sia dal punto di vista dello sviluppo della ricerca che delle competenze, è ciò che rende il NECSTLab un luogo di ricerca all’avanguardia.

I campi di ricerca sono sempre in evoluzione, grazie anche dalla intuizione avuta dal coordinatore del laboratorio, il professor Marco D. Santambrogio, di aprire le porte del laboratorio non solo agli studenti di Ingegneria Informatica ma anche agli studenti di Ingegneria Biomedica.

Attualmente le linee di ricerca principali sono tre: Dynamically Reconfigurable Architectures & systeMS (DReAMS), Observe Runtime & Computer Architecture (ORCA) e Real Interactive Building experienceS (RIBS).

La prima, DReAMS, comprende tutto ciò che è legato allo sviluppo sui Field Programmable Gate Array (FPGA); la seconda, ORCA, riguarda il campo delle architetture informatiche ed infrastrutture di monitoraggio, mentre la terza, RIBS, è legata allo studio ed allo sviluppo di tecnologie per smart building.

Proprio dal NECSTLab è nata l’idea di organizzare il 15 e 16 luglio 2016 il primo Xilinx PYNQ Hackathon (XPH) (http://xph.necst.it/2016/index.php) in collaborazione con il Dipartimento di Elettronica, Informatica e Bioingegneria e Xilinx, azienda produttrice di FPGA leader nel settore.
Questo primo evento è stato un esperimento didattico: si è voluto creare un luogo di lavoro intensivo, con l’obiettivo di dare agli studenti dell’Ateneo milanese la possibilità di realizzare progetti in ambito biomedico sulla nuova piattaforma PYNQ di Xilinx.
Si è trattato di una corsa informatica, durata circa 48 ore ininterrotte, durante la quale i partecipanti, suddivisi in gruppi, si sono sfidati proponendo, realizzando e presentando progetti innovativi ideati e sviluppati nel corso dell’evento.

L’Hackathon tuttavia non è stata solo una gara: momenti di lavoro, momenti di svago e meeting si sono alternati durante la durata di tutto l’evento, dando la possibilità ai partecipanti di conoscersi e conoscere l’azienda sponsor, Xilinx.

Tutti i partecipanti
Tutti i partecipanti

Xilinx, fondata nel 1984 da R.Freeman e B. Vonderschmidtt, ingegneri specializzati nella progettazione di circuiti integrati, è stata la prima azienda a mettere in commercio la tecnologia FPGA ed è tutt’ora azienda leader nel settore. Cathal McCabe e Graham Schelle, a rappresentanza dell’azienda, sono stati presenti durante tutto l’evento fornendo supporto tecnico e presentando le ultime novità sulla piattaforma PYNQ
La seconda edizione dello Xilinx PYNQ Hackathon (http://xph.necst.it/) è già in programma per il 14 e 15 Gennaio 2017, dove verranno utilizzate le schede PYNQ in congiunta con AWS IoT di Amazon, grazie a Xilinx e a Techedge che hanno messo a disposizione di questo evento le tecnologie necessarie.

Team e progetti

Il team Bazinga è composto da Chiara Coletti, Giada Colella, Davide Berretta e Paola Bahiti, quattro studenti di Ingegneria Biomedica al secondo anno di Laurea triennale al Politecnico di Milano. Unendo le competenze di Davide e Paola nell’uso dei sensori e quelle di Chiara e Giada nel linguaggio di programmazione Python, hanno realizzato “Tech it Easy”, un dispositivo per il monitoraggio dello stress tramite sensore di conduttività della pelle (GSR) e la relativa pratica di rilassamento proponendo l’ascolto di un brano musicale.

Il team Batticuore, è costituito da Alberti Chiara, Bachetti Nicolò, Bellocco Sara, Colella Angela and Colombo Angela, studenti della triennale di Ingegneria Biomedica.
Durante l’hackathon, si sono concentrati su un problema legato al mondo del fitness: l’overtraining. L’obiettivo di questo progetto è fornire uno strumento che permetta di pianificare le sessioni di allenamento in base ai propri parametri vitali.

Il progetto SmartPillow è stato ideato dal team N00B composto da quattro studenti del secondo anno di Ingegneria Biomedica: Marta Brunetti, Giulia Crocioni, Francesca Cunsolo, Giorgio Bondì. Il progetto mira alla soluzione di un problema quotidiano: l’analisi della qualità del sonno in relazione alla presenza del russare.
Grazie al lavoro di squadra è stato possibile svolgere l’analisi del sonno in tempo reale, tutto ciò ha portato il progetto a vincere il secondo premio come “migliore idea”.

Il team Hackemon GO è composto da Chiara Di Vece, Filippo Bracco, Federica Loizzo e Marina Gnocco, studenti del corso di studi triennale di Ingegneria Biomedica.

Team Hackemongo
Team Hackemongo

Lo scopo del dispositivo ideato durante l’evento (Re-Co-RDS-REcognition-through-COlours-of-woRDS) è quello di permettere a persone non vedenti di leggere attraverso un sistema di codifica basato sui colori.

Il team BIO GEEKS composto da Marta Bracco, Federica Buccino, Riccardo Cavadini, Giulia Di Gravina e Serena Farina, studenti triennali di Ingegneria biomedica, si è occupato di Mamma Koala. Mamma Koala è un giocattolo intelligente che mira ad aiutare i bambini costretti a passare lunghe nottate in camere di ospedale.
La realizzazione si basa sulla tecnologia PYNQ, l’uso di Python su FPGA, e sull’impiego di un led e tre specifici sensori: luce, rumore ambientale ed un accelerometro. Il Koala giocattolo, venendo agitato o rilevando il pianto, illumina il suo cuore per calmare il paziente.

Il team Lost in biomed ha presentato il progetto Cobatec: colour based temperature control. Il team è composto da Gabriele Gambardella, Michael Lassi, Marco Guidarelli e Leonid Kuzmenko, studenti di Ingegneria Biomedica laurea triennale al Politecnico di Milano. Il progetto portato avanti durante l’hackathon consiste nel filtrare i colori di un’immagine mostrata su schermo LCD in modo da alterare la temperatura percepita dall’osservatore.

Il gruppo “Quattro Cervelli Non Fanno Un Computer” è composto da quattro studenti triennali di Ingegneria Biomedica al Politecnico di Milano: Tommaso Chiarandini, Tommaso Ciceri, Bianca Falcone e Virginia Galli.

Dispositivo del "Quattro Cervelli Non Fanno Un Computer"
Prototipo del “Quattro Cervelli Non Fanno Un Computer”

Durante l’hackathon, il team ha ideato e costruito un prototipo del progetto Master of Puppets (MoPs). MoPs è un dispositivo per la stimolazione elettrica funzionale (FSE), una tecnica che, attraverso l’induzione artificiale di movimenti per mezzo di stimoli elettrici, si ritiene sia in grado di restituire l’originaria interconnessione neurale persa in pazienti con problemi di paralisi motoria. Nello sviluppo di MoPs, il team si è concentrato sull’induzione di movimento nella mano e sull’avambraccio del paziente, attraverso la stimolazione del nervo ulnare indotta dal movimento di un soggetto sano.

 

Il team R3spira è composto da quattro studenti: Marco Bacis (Ingegneria Informatica, triennale), Fabiola Casasopra (Ingegneria Informatica, magistrale), Niccolò Consolazio (Ingegneria Informatica, triennale) e Matteo Crespi (Ingegneria Biomedica, triennale). Il progetto è rivolto a chi, per sport o professione, può incorrere in situazioni di ipossia e/o iperossia, ovvero insufficiente od eccessiva presenza di ossigeno nei tessuti. L’applicazione sviluppata durante l’hackathon mira a misurare diversi parametri dell’ambiente circostante come la concentrazione di ossigeno nell’aria respirata, e, in caso di immersioni:

  • Temperatura dell’acqua
  • Durata dell’immersione
  • Profondità
  • Tempo massimo di immersione in funzione della profondità raggiunta.

Il team We know nothing è composto da Stephen Bono, Matteo Greco, Nicolò Grassi e El Kbiba Karym, studenti triennali di Ingegneria Biomedica. Utilizzando la piattaforma PYNQ hanno realizzato Arm Wrestling. Tale applicazione confronta la massa muscolare di due contendenti in una sfida a braccio di ferro ed in base alle misurazioni su forza e resistenza predice il possibile vincitore. L’applicazione, tramite l’uso di un accelerometro consente inoltre di mostrare l’andamento della gara in tempo reale su schermo.

Sara Bridio, Giulia Core, Chiara Crippa e Guido Lanfranchi hanno partecipato allo Xilinx PYNQ Hackathon 2016 come team “Bella Zybo”. I membri del team sono studenti di Ingegneria Biomedica: Sara, Giulia e Guido studenti del terzo anno, mentre Chiara studentessa magistrale.

Biogeeks
Progetto ET-comunicator dei Biogeeks

Il progetto riguarda lo sviluppo di un sistema di rilevazione del suono e segnalazione di livelli di rumore troppo elevati per un dato ambiente. Per testare il funzionamento del sistema, il team lo ha applicato all’interno della sala relax del laboratorio, con lo scopo di avvisare che il livello di rumore creato potrebbe disturbare eventuali meeting in corso nella stanza adiacente.

Il progetto ET-comunicator è un dispositivo che supporta la comunicazione non vocale utilizzando la tecnica dell’eye tracking. Esso consiste nel riconoscimento della posizione dello sguardo che si posa su una tastiera stampata a video; la lettera selezionata viene poi visualizzata in output così da comporre parole, frasi e rendere possibile la comunicazione non verbale. Lo strumento infatti si compone di uno schermo e una telecamera comunicanti con la board che processa i dati video di ingresso e restituisce la scritta su un OLED screen. ET-comunicator è stato sviluppato durante lo Xilinx Pynq Hackathon 2016 dal team Die Hardware, composto da quattro ragazzi del terzo anno di ingegneria biomedica del Politecnico di Milano, Lara, Eleonora, Pierandrea e Matteo.

La prima edizione dello Xilinx PYNQ Hackthon, tenutosi presso il NECSTLab del Politecnico di Milano in collaborazione con l’azienda Xilinx, oltre ad aver prodotto spunti interessanti ed innovativi per l’utilizzo di queste tecnologie, ha permesso ai partecipanti di imbattersi in un reale contesto di lavoro, con i lati positivi o meno che ne derivano.
Un aspetto sottolineato da molti partecipanti è stato la difficoltà di coordinarsi all’interno di un gruppo di lavoro. Tale difficoltà è stata riscontrata sia in termini di convergenza ad una soluzione condivisa, sia in termini pratici di organizzazione del lavoro. Infatti i partecipanti hanno dovuto lavorare due giorni consecutivi, compresa la notte.
Nonostante ciò il divertimento non è mancato e i ragazzi si sono impegnati fino alla fine, dando il massimo per portare a termine il proprio lavoro. Tutti hanno colto questo evento come una grande opportunità per applicare i concetti teorici appresi durante la carriera accademica a situazioni e problemi reali, apprezzandone così il vero valore.
Per concludere, siamo convinti che uno dei principali insegnamenti che si può trarre da una esperienza di questo tipo sia il vero valore della sana competizione.

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