1° CPSE Summer School 2018 @ Londra

“Optimisation under uncertainty”

3 settembre 2018, Londra: 1° giorno

L’opportunità di partecipare ad una Summer School non è una cosa banale, soprattutto se tenuta all’Imperial College, una delle università più esclusive di Londra (e non solo!). La CPSE Summer School 2018, quest’anno alla sua 1° edizione, è dedicata ad un interessante e quanto mai discusso topic: “Optimization under uncertainty”, un argomento che ritengo estremamente stimolante, in quanto affrontato in parte durante il mio lavoro di tesi in Energy Way.

Dopo essere arrivato a Londra, spendo le prime ore di questo lunedì girando per strade e parchi, in attesa delle 18, ora in cui si terrà il kick-off della Summer School. Ammetto di essere un po’ agitato, ma allo stesso tempo non vedo l’ora di mettermi in gioco, conoscere persone e allargare le mie conoscenze.

Provando a immaginare la cornice dell’Imperial College, arrivo in hotel, indosso una camicia, le fedeli Clarks e parto verso l’università. Le previsioni non erano così sbagliate: al 170 di Queen’s Gate trovo un ambiente che non posso non definire “british”. Accolto dal personale dell’Imperial, vengo introdotto in un giardino, dove Wolfram Wiesemann, uno degli organizzatori, apre l’evento con una breve introduzione al corso. Già pronto a buttarmi nella mischia per conoscere gli altri partecipanti, tra un bicchiere di vino e una birra, incontro dottorandi molto interessanti. Andres, un ragazzo ecuadoregno che sta facendo un PhD alla UCL, poi Gyula, dottorando dell’università della Pannonia (Ungheria), Jack e Aris, entrambi dottorandi a Edimburgo, e Pedro, dottorando brasiliano anch’esso alla UCL. Ci raccontiamo i nostri ambiti di ricerca e di lavoro e rimangono alquanto stupiti dal fatto che io invece non sia un dottorando (bensì l’unico a lavorare in azienda).  A fine serata, decidiamo di andare a bere qualcosa nel pub dell’università per poi salutarci, eccitati per la mole di lezioni che ci attende il giorno successivo (una decina di ore).

Stay tuned!!


4 settembre 2018, Imperial College: 2° giorno

Sveglia alle 7:30 am al sapore di una “english breakfast” fatta di uova e fagioli, ingredienti perfetti per iniziare la giornata al meglio.

Le lezioni iniziano alle 9 presso la sede del Dipartimento di Ingegneria chimica dell’Imperial College. Arrivato in aula, ritrovo i ragazzi conosciuti ieri alla cena di accoglienza e insieme attendiamo impazienti la “lecture” tenuta da Ali Mesbah, Assistant Professor alla Berkeley University of California. Ci siamo, ora è ufficialmente iniziata la CPSE Summer School 2018. Diverse emozioni scorrono in me mentre il Professor Mesbah comincia la sua lezione. L’emozione preponderante però è la nostalgia verso il mondo accademico che ormai ho abbandonato da un anno!

In 3 rapide ore Mesbah passa in rassegna argomenti quanto mai complessi: il Polynomial Chaos Method, utilizzato per l’analisi, la stima e il controllo di sistemi non lineari dipendenti da incertezze probabilistiche, e l’arbitrary Polynomial Chaos method, usato per problemi multivariati, in cui i parametri stocastici sono correlati tra loro o presentano dipendenze temporali. A ora di pranzo io, Gyula, Andre e Pedro, ci dirigiamo verso il mercato. Tra i diversi banchetti da street food decidiamo di provare quello spagnolo e acquistiamo una vaschetta di paella a testa. Good choice!

Dopo il solito “long coffee” che segue ormai ogni mio pasto, ricominciano le lezioni con la “lecture” tenuta dal professor Panos Parpas, che ci introduce i concetti di Sthocastic Optimization e Dynamic Optimization. Quest’ultimo suscita in me un grande interesse, in quanto usato per la risoluzione di problemi di ottimo legati all’utilizzo di deep neural networks per il gioco degli scacchi, di Go ed altri (in generale riguardano l’ottimizzazione delle mosse da compiere per raggiungere la probabilità più alta di vittoria).

Esco dalla 1° vera giornata di lezioni quanto mai stordito dal carico di informazioni ricevute in così poche ore. Mi aspetta però una mezzora di camminata attraverso Hyde Park, quanto mai spettrale, che mi permette di soffermarmi a riflettere sulla giornata appena trascorsa.

Ma domani si parlerà di MPC! Can’t wait for it!
Stay tuned and good night.

 

Ecco una delle prime lezioni sui sistemi di ottimizzazione @ CPSE Summer School 2018, Imperial College, Londra

 

5 settembre 2018: 3° giorno

All’alba del 3° giorno di Summer School, mi attende un altro round di lezioni estremamente interessante. Nel pomeriggio si terrà la lezione di Wolfram Wiesemann, anche se il 1° speaker della giornata sarà Alexander Mitsos, professore all’RWTH Aachen University e direttore del Laboratorio di Process System Engineering nella medesima università. Mitsos, dotato di una grande capacità di coinvolgimento, ci immerge così in 3 ore di lecture incentrate sugli Hierarchical (o Embedded) Programs. Grazie a questa lezione, veniamo introdotti al concetto di Bilevel Optimization (dove un problema di più basso livello – “low level prob.” – è inserito dentro  “embedded” ad un altro di più alto livello –“high level prob.” – così che i due problemi presentano una struttura gerarchica). Il professor Mitsos inoltre ci illustra le metodologie di risoluzione di questa tipologia di problemi, mostrandoci quali algoritmi possono essere implementati a tale fine.

Dopo una meritata pausa alla “canteen” dell’università con immancabile Fish and Chips, ci ricarichiamo per la lezione del professor Wolfram Wiesemann, che puntualmente inizia alle 14:30.

Wolfram ci accompagna nel mondo della Robust Optimization, che non necessita della descrizione probabilistica delle “uncertainty” (come invece deve avvenire nella Sthocastic Optimization), ma della definizione di un set di parametri incerti. Un processo di ottimizzazione che si basa, quindi, su una funzione costo ottenuta considerando il caso peggiore tra tutte le “uncertainties”.

Finite le lezioni, ci dirigiamo verso una serata di socialità e cibo internazionale, all’interno di un ristorante Georgiano!


6 settembre 2018: 4° e ultimo giorno

Il quarto ed ultimo giorno è sicuramente quello più legato al controllo predittivo. Le lezioni del mattino sono tenute da Boris Houska, professore alla School of Information Science and Technology alla  ShanghaiTech University. Houska ci parla di Model Predictive Control confrontando la metodologia del scenario-trees con quella del Tube MPC basato sui metodi di set-propagation.

Nel pomeriggio, assistiamo alla lecture tenuta da uno dei “guru” mondiali del controllo predittivo, Efstratios N. Pistikopoulos, ideatore della Multi-Parametric Optimization and Control. Tale approccio, invece di basarsi su una dispendiosa risoluzione “online” dei problemi d’ottimo determinati dal controllo predittivo, sussiste nella ricerca di un’unica soluzione “offline” su tutto lo spazio dei parametri che entrano in input al sistema. Il professor Pistikopoulos, con un approccio quasi “commerciale”, cerca di convincerci delle potenzialità della Multi-Parametric Optimization, mostrandoci tutti i vantaggi che ne derivano, i possibili campi di applicazione e facendo degli esempi tangibili.

La fine di questa lecture determina anche la conclusione della Summer School. A malincuore saluto i miei compagni di viaggio, promettendoci in futuro di ritrovarci, magari in un’altra Summer School di specializzazione. Così, carico di nuove nozioni del mondo Optimization & Uncertainty, rientro in Italia arricchito da questa bella esperienza, stuzzicando la mia fantasia per futuri progetti con il team Energy Way.

 

 

In collaborazione con Jona Hasaramaj, Ufficio Marketing & Comunicazione Energy Way