Medello A - Dipartimento di Informatica

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MINISTERO DELL'ISTRUZIONE DELL'UNIVERSITÀ E DELLA RICERCA
DIREZIONE GENERALE DELLA RICERCA
PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE
RICHIESTA DI COFINANZIAMENTO (DM n. 1407 del 4 dicembre 2008)
PROGETTO DI RICERCA - MODELLO A
Anno 2008 - prot. 2008C255HN
1 - Titolo del Progetto di Ricerca
Testo italiano
Aspetti Computazionali e di Teoria dei Giochi in Reti Non-Coordinate (COGENT)
Testo inglese
COmputational and GamE-theoretic aspects of uncoordinated NeTworks (COGENT)
2 - Area Scientifico-disciplinare
01: Scienze matematiche e informatiche
80% *
09: Ingegneria industriale e dell'informazione 20%
* Area prescelta ai fini della valutazione
3 - Settori scientifico-disciplinari interessati dal Progetto di Ricerca
INF/01 - Informatica
ING-INF/05 - Sistemi di elaborazione delle informazioni
3 bis Settori di ricerca ERC (European Research Council) interessati dal Progetto di Ricerca
PE Mathematics, physical sciences, information and communication, engineering, universe and earth sciences
PE1 Mathematical foundations: all areas of mathematics, pure and applied,plus mathematical aspects of theoretical computer science, and mathematical physics
PE1_2 Algorithms
PE5 Information and communication: informatics and information systems,computer science, scientific computing, communication technology, intelligent
systems
PE5_12 Networks
4 - Parole chiave
Testo italiano
ALGORITMI DISTRIBUITI E AUTONOMICI
TEORIA DEGLI ALGORITMI E DEI GIOCHI
RETI DI COMUNICAZIONE WIRELESS
Testo inglese
DISTRIBUTED AND AUTONOMIC ALGORITHMS
ALGORITHMIC THEORY AND GAME THEORY
WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
5 - Coordinatore Scientifico
FLAMMINI
MICHELE
Professore Ordinario
08/03/1967
FLMMHL67C08A345W
Università degli Studi de L'AQUILA
Facoltà di SCIENZE MATEMATICHE FISICHE e NATURALI
Dipartimento di INFORMATICA
0862 433730
(Prefisso e telefono)
0862 433131
(Numero fax)
MIUR - BANDO 2008 - MODELLO A
[email protected]
-1-
Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
6 - Curriculum scientifico
Testo italiano
Curriculum Vitae et Studiorum
di
Michele Flammini
1. Note biografiche
2. Attività di ricerca
3. Attività didattica
4. Collaborazioni ed altre attività
5. Elenco dei lavori e delle pubblicazioni
1. Note biografiche
Michele Flammini è nato a L'Aquila l'8 marzo 1967; sposato, risiede
a L'Aquila.
1986: Perito Industriale in Informatica presso l'ITIS di L'Aquila
con votazione 60/60.
Ottobre 1987 - dicembre 1989: sistemista programmatore su mainframe
IBM, con i sistemi operativi VM, MVS, DOS e le applicazioni
CICS-DLI.
1990: Laurea in Scienze dell'Informazione presso l'Univ. di L'Aquila
con voto 110/110 e lode (18 dicembre 1990).
1995: Dottorato di Ricerca in Informatica presso l'Univ. di Roma
"La Sapienza" (24 ottobre 1995).
Gennaio 1993 e gennaio 1994 - giugno 1994: visitatore presso
l'Univ. Columbia di New York ed il centro di ricerca IBM
"T.J.Watson" di Yorktown Heights (New York).
Gennaio - marzo 1995 e marzo 1996: visitatore presso il CNRS-I3S e
l'Univ. di Nizza e Sophia Antipolis (Francia).
1995: borsista CNR presso il Dip. di Informatica e Sistemistica
della Univ. di Roma "La Sapienza".
1995 - 1996: professore a contratto di "Fondamenti di Informatica" Diploma in Ingegneria dell'Ambiente e delle Risorse presso l'Univ.
di Roma "La Sapienza".
1996: Ricercatore di Informatica presso il Dip. di Matematica della
Univ. di L'Aquila dall'1 marzo.
1996 - 1997: visitatore presso l'INRIA / CNRS-I3S / Univ. di Nizza e
Sophia Antipolis (Francia) dall'1 settembre 1996 al 31 agosto 1997,
sotto una borsa post-dottorato TMR della Comunità Europea.
2000: Professore Associato di Informatica presso il Dip. di
Matematica della Univ. di L'Aquila dall'1 novembre 2000 e presso il
Dip. di Informatica della stessa Univ. dall'1 gennaio 2002.
Marzo 2005: Professore Ordinario di Informatica presso il Dip. di
Informatica della Univ. di L'Aquila dall'1 marzo 2005.
Gennaio 2005 - gennaio 2008: coordinatore del Dottorato di Ricerca
in Informatica ed Applicazioni presso l'Univ. di L'Aquila.
Novembre 2007: presidente del Consiglio dei Corsi di Studio di
Informatica della Univ. di L'Aquila.
2. Attività di ricerca
L'attività di ricerca si è concentrata principalmente su tematiche
relative all'analisi e progetto di algoritmi efficienti, coprendo
tutti gli aspetti fondamentali relativi alla complessità
computazionale: algoritmi polinomiali, analisi di proprietà
strutturali di problemi e intrattabilità, algoritmi approssimati,
analisi di tipo probabilistico, uso e sviluppo di metodi e strumenti
combinatorici, analisi competitiva e algoritmi online. Più
recentemente l'attenzione si è rivolta anche alla teoria dei giochi
algoritmica per l'analisi e lo sviluppo di ambienti e sistemi non
cooperativi.
L'attività di ricerca è stata svolta anche in collaborazione con
diversi centri di ricerca italiani ed esteri.
Le principali collaborazioni internazionali sono con le Univ. di
Nizza e Sophia Antipolis (F, Proff.Jean Claude Bermond e Afonso
Ferreira), Patrasso (GR, Proff. Christos Kaklamanis e Ioannis
Caragiannis), Parigi (F, Prof.Pierre Fraigniaud), Bordeaux (F,
Proff.Cyril Gavoille e Ralf Klasing), Utrecht (NL, Prof.Jan van
Leeuwen), Paderborn (DE, Proff.Friedhelm Meyer auf der Heide e
-2-
Buckard Monien), Barcellona (ES, Prof.Xavier Munoz), Oregon (USA,
Prof. Andrzej Proskurowsky), Oklahoma (USA, Prof.Richard B.Tan),
New York - Columbia (USA, Dr.Moti Yung), e con il Weizmann
Institute ed il Technion (IL, Proff.David Peleg e Shmuel Zaks).
Le principali collaborazioni italiane sono con le Univ. di Roma
"La Sapienza" (Proff.Alberto Marchetti Spaccamela, Umberto Nanni e
Stefano Leonardi) e "Tor Vergata" (Proff.Andrea Clementi, Giorgio
Gambosi ed Enrico Nardelli) e con l'Univ. di L'Aquila
(Proff.Claudio Arbib e Paola Inverardi).
Infine, nelle sue tematiche di interesse ha supervisionato in
qualità di tutore studenti nove di dottorato nell'ambito dei cicli
XVI (Dottorato in Informatica consorziato tra le Univ. di L'Aquila,
Roma "La Sapienza" e "Tor Vergata") e XVII, XVIII, XX, XXI, XXII e
XXIII (Dottorato in Informatica ed Applicazioni della Univ. di
L'Aquila). Uno di tali studenti, il dott. Vittorio Bilò, ha svolto
una tesi di dottorato su tematiche di teoria dei giochi
computazionale in reti di comunicazione non cooperative, che ha
ricevuto il premio della European Association for Theoretical
Computer Science per la miglior tesi di dottorato italiana nel campo
dell'informatica teorica discussa nel 2005.
Tra le specifiche aree di ricerca investigate, lo studio delle
problematiche di comunicazione nelle reti di interconnessione ha
avuto un ruolo preponderante. In questo ambito, alcuni dei
contributi più significativi hanno riguardato i modelli di routing
compatti, che hanno lo scopo di ridurre l'occupazione di memoria
richiesta dalle strategie di instradamento di messaggi, grazie ad
una più efficiente rappresentazione distribuita dei cammini minimi.
I risultati conseguiti sono stati tra i più rilevanti nell'area e
sono stati spesso ottenuti anche in collaborazione con i ricercatori
più noti nel settore, a partire dagli stessi van Leeuwen e Tan,
ideatori del modello fondamentale denominato Interval Routing. I
contributi più significativi hanno evidenziato le limitazioni
intrinseche del modello ad intervalli e conseguentemente portato
alla definizione di modelli più potenti, quali il Boolean e il
Compact-Port Routing, che superano in molti casi i limiti
dell'Interval Routing e hanno suscitato notevole interesse
nell'ambito della comunità scientifica. Tali risultati hanno avuto
rilevanza anche rispetto alle tecniche di dimostrazione introdotte,
come la rappresentazione matriciale dei cammini minimi, che sono
state utilizzate da vari autori, tra cui Peleg, Vitanyi, Kranakis,
Krizanc, Gavoille e Fraigniaud, per ulteriori miglioramenti e hanno
fortemente influenzato le direzioni di ricerca percorse nell'area,
rinnovando l'interesse verso la determinazione di nuove
delimitazioni inferiori alla complessità spaziale della
rappresentazione distribuita dei cammini minimi nelle reti di
interconnessione, anche per mezzo di nuove tecniche suggerite
dall'applicazione della teoria della probabilità, come la
complessità di Kolmogorov, che non erano mai state utilizzate
nell'area.
Un altro settore in cui i risultati conseguiti sono stati
considerati tra i più rilevanti dell'area è quello del progetto di
primitive di disseminazione di informazione tra nodi efficienti. In
particolare, sono state introdotte tecniche di dimostrazione
innovative che fanno ricorso a matrici ed autovalori,
precedentemente non sfruttate in questo contesto. Esse hanno
permesso innanzitutto la dimostrazione delle prime delimitazioni
inferiori generali al tempo di gossip per protocolli sistolici, e in
seguito di delimitazioni inferiori migliori per svariate reti a
topologia fissata. Dal punto di vista metodologico, tali risultati
forniscono uno strumento generale molto potente che permette la
determinazione di delimitazioni inferiori non banali e
sorprendentemente efficaci per reti specifiche, diventando così uno
standard di riferimento per i ricercatori del settore. A
completamento di tali risultati, mediante l'uso di metodi
probabilistici, sono state ottenute delimitazioni superiori
coincidenti sia con quelle inferiori precedentemente determinate,
che con quelle classiche note nell'area per il broadcasting, la cui
ottimalità era il principale problema rimasto aperto da ormai circa
dieci anni.
Un'altra area in cui sono stati ottenuti risultati significativi è
relativa all'assegnazione di potenze di trasmissione in reti
wireless per realizzazione di primitive di broadcast che comportino
una dissipazione di potenza minima. Tra i vari risultati ottenuti in
questo ambito, ricordiamo il miglior algoritmo di approssimazione
noto nel settore, che riduce di un fattore esponenziale le
prestazioni dell'unico algoritmo a prestazioni garantite
precedentemente noto, ossia l'euristica MST. Nonostante gli sforzi
di numerosi ricercatori, il suo miglioramento era un problema aperto
nell'area da ormai quasi dieci anni.
Recentemente l'attività di ricerca si è concentrata sullo studio di
sistemi e ambienti non cooperativi, facendo ricorso sia a
metodologie e strumenti algoritmici, che provenienti dalla teoria
dei giochi e dalla microeconomia. Tra i contributi ottenuti in
questo ambito ricordiamo innanzitutto la studio delle prestazioni
sociali raggiunte ad equilibrio (di Nash) nella fruizione di servizi
-3-
di rete quali il broadcast, sia rispetto ai metodi di condivisione
dei costi fondamentali, come Shapley e egalitarian, che a nuovi
metodi di cui è stato stimato il miglioramento dell'efficienza. Per
i vari metodi è stata inoltre effettuata una stima di convergenza,
ossia del tempo richiesto per raggiungere l'equilibrio e delle
prestazioni sociali ottenute dopo un numero limitato di passi. Dal
punto di vista architetturale, sono state considerate sia reti
convenzionali, che ottiche e wireless. Altri contributi hanno
riguardato la determinazione di meccanismi di condivisione di costo
veritieri più performanti per reti wireless, in riferimento all'area
nota sotto il nome mechanism design.
Infine, le direzioni di ricerca più recenti hanno considerato il
caso di giochi con informazione incompleta, in considerazione del
fatto che in un sistema altamente distribuito e decentralizzato
l'assunzione che ogni agente sia a conoscenza delle scelte di tutti
gli altri o perfino della loro presenza può essere irrealistica. I
risultati ottenuti hanno gettato un ponte tra l'area dei sistemi non
cooperativi e quella delle reti sociali, grazie allo studio delle
prestazioni derivanti da una conoscenza sociale parziale tra gli
agenti, modellata con l'ausilio delle reti sociali. In particolare,
assumendo che ogni agente possa essere influenzato solo dalle
strategie dei suoi conosciuti o vicini, sono stati ottenuti
risultati a volte sorprendenti, che possono essere visti come forme
alternative del famoso paradosso di Braess: l'ignoranza, ossia la
conoscenza incompleta, in alcuni casi può notevolmente migliorare le
prestazioni, portando da un fattore peggiorativo lineare nel numero
di agenti ad uno costante.
Nell'ambito specifico delle reti sociali e in particolare del
modello classico proposto da Kleinberg, lo Small World, sono state
ottenute le prime delimitazioni generali al diametro della rete,
ossia è stato dimostrato che qualsiasi distribuzione casuale di link
di conoscenza sociale di tipo monotona e di tipo "distance", ossia
in cui la probabilità di esistenza di un link dipende solamente
dalla sua lunghezza, non può portare ad un numero di passi di
comunicazione inferiore alla migliore distribuzione nota fornita
dallo stesso Kleinberg in uno degli articoli seminali.
Altri contributi non citati nell'ambito delle reti di
comunicazione hanno riguardato i layout di cammini virtuali in
reti ATM e la riduzione dei costi hardware in reti ottiche.
Infine, diversi risultati hanno riguardato l'ottimizzazione
multicriterio, l'apprendimento automatico e altri problemi
combinatorici non necessariamente riconducibili sotto un filone
principale, ad esempio nell'ambito della teoria dei grafi e dei
sistemi di riscrittura.
3. Attività didattica
1991-1992: ha collaborato svolgendo cicli di seminari all'attività
didattica della Facoltà di Scienze MM.FF.SS della Univ. di L'Aquila
nell'ambito dei corsi "Sistemi per l'Elaborazione dell'Informazione
1" (corso di Laurea in Scienze dell'Informazione).
1991-1995: ha collaborato svolgendo cicli di seminari all'attività
didattica della Facoltà di Ingegneria dell'Univ. di Roma "La
Sapienza" nell'ambito dei corsi "Fondamenti di Informatica 1" e
"Calcolatori Elettronici 1 (corso di Diploma di Ingegneria
Informatica, primo modulo)".
1995-1996: professore a contratto (art. 100d) del corso "Fondamenti
di Informatica" - Diploma in Ingegneria dell'Ambiente e delle
Risorse presso la Facoltà di Ingegneria dell'Univ. di Roma "La
Sapienza".
1996-2000: ha collaborato svolgendo lezioni ed esami all'attività
didattica della Facoltà di Scienze MM.FF.SS della Univ. di L'Aquila
nell'ambito dei corsi "Laboratorio di Programmazione 1",
"Architetture degli Elaboratori 1", "Algoritmi e Strutture Dati 1",
"Algoritmi e Strutture Dati 2: Tecniche Evolute", "Teoria degli
Algoritmi e della Calcolabilità"(corso di Laurea in Informatica).
E' stato titolare dei seguenti corsi tenuti presso la Facoltà di
Scienze MM.FF.SS della Univ. di L'Aquila:
- 1999-2000, 2000-2001, 2001-2002, 2002-2003, 2003-2004 e 2004-2005:
"Algoritmi e Strutture Dati 2: Tecniche Evolute" (corso di Laurea in
Informatica);
- 2000-2001 e 2001-2002: "Informatica Generale" e "Laboratorio di
Informatica" (corso di Laurea in Matematica).;
- 2001-2002, 2002-2003, 2003-2004 e 2004-2005: "Laboratorio
Calcolatori 1" (corso di Laurea in Fisica);
- 2002-2003, 2003-2004, 2004-2005 e 2005-2006: "Algoritmi e
Strutture Dati 2 con Laboratorio" (corso di Laurea Specialistica in
Informatica);
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- 2005-2006, 2006-2007, 2007-2008 e 2008-2009: "Algoritmi e Strutture Dati 2"
(corso di Laurea Specialistica in Informatica);
- 2005-2006, 2006-2007, 2007-2008 e 2008-2009: "Architetture
degli Elaboratori" (corso di Laurea Base in Informatica);
- 2005-2006, 2006-2007, 2007-2008 e 2008-2009: "Web Mining"
(Master di I livello in Web Technology);
- 2008-2009: "Search Engine Optimization" (Master di I livello
in Web Technology).
Dal 1992 segue e ha seguito in qualità di relatore e correlatore
numerose tesi di laurea presso la Facoltà di Scienze MM.FF.NN. della
Univ. di L'Aquila e dal 1996 ha fatto delle commissioni di esame di
Laurea in Informatica e Scienze dell'Informazione.
4. Collaborazioni ed altre attività
Partecipazione a progetti di ricerca nazionali ed internazionali (in
collab. con le Univ. di L'Aquila, Roma "La Sapienza" e
"Tor Vergata" e varie univ. estere):
- Progetto MURST 40% "Algoritmi e Strutture di Calcolo" del
Ministero dell'Univ. e della Ricerca Scientifica (L'Aquila e
Roma, 1991-1996);
- Prog. Strategico "Sistemi Elettronici Avanzati" del CNR sottoprogetto "Reti Neurali" (1991-1993);
- Prog. ESPRIT della CE: ALCOM, ALCOM II e ALCOM-IT (1991-1999);
- Prog. Finalizzato "Trasporti 2" del CNR (1992-1995);
- Prog. "Human Capital and Mobility - MAP" della CE (1993-1996);
- Prog. Strategico "Wideband Wireless LAN (WWLAN)" del CNR
(1995-1997);
- Prog. "Simulation, Object Oriented Languages and Parallelism
(SLOOP)" dell'INRIA/CNRS/Univ. di Nizza e Sophia Antipolis, Francia
(1996-1998);
- Prog. IST dell'Unione Europea ALCOM-FT (2000-2004);
- Prog. RTN dell'Unione Europea "Approximation and Randomized
Algorithms in Communication Networks'' (2000-2003);
- Prog. Cofin. "Resource Allocation in Computer Networks" del
Ministero dell'Univ. e della Ricerca Scientifica (L'Aquila,
2000-2001);
- Prog. CNR "Algoritmi per Wireless Networks" (AL-WINE) (2002-2003);
- Prog. Cofin. "Allocazione di Reti Senza Filo" del Ministero
dell'Univ. e della Ricerca Scientifica (L'Aquila, 2002-2003);
- Prog. COST dell'Unione Europea GRAAL (2004-2008), di cui è
stato membro della Management Committee.
Comitati di programma e attività di revisione:
- co-chair del 7th Colloquium on Structural Information and
Communication Complexity (SIROCCO), L'Aquila, Italia, 2000;
- vice-chair della 8th International Conference on Parallel and
Distributed Computing (EUROPAR) (Topic: "Routing and Communication
in Interconnection Networks"), Paderborn, Germania, 2002;
- guest editor della rivista internazionale Journal of Discrete
Algorithms, 1(2), special issue associata a SIROCCO 2000, 2003;
- comitati di programma:
- 6th Colloquium on Structural Information and Communication
Complexity (SIROCCO), Lacanau, Francia, 1999;
- conferenza Fun with Algorithms 2, Isola d'Elba, Italia, 2001;
Complexity (SIROCCO), Smonelice, Slovacchia, 2004;
- Workshop on Internet & Network Economics (WINE),
Hong Kong, 2005;
- 6th Intern. Conference on AD-HOC Networks & Wireless
(ADHOC-NOW), Morelia, Messico, 2007;
- 5th Intern. Symposium on Parallel and Distributed
Processing and Applications (ISPA), Cascate Niagara, Ontario,
CANADA, 2007;
- 23rd IEEE International Parallel and Distributed Processing
Symposium (IPDPS), Roma, maggio 2009;
- 36th International Colloquium on Automata, Languages and
-5-
Programming (ICALP), Rodi, Grecia, 2009;
- 2nd International Symposium on Algorithmic Game Theory
(SAGT), Paphos, Cipro, 2009.
- ha effettuato ed effettua regolarmente attività di revisione
per varie riviste internazionali (Theoretical Computer Science,
IEEE Transactions on Computers, Discrete Applied Mathematics,
The Computer Journal, Networks, Information Processing Letters,
Parallel Processing Letters, ...) e conferenze internazionali
(ICALP, STACS, WG, DISC, EUROPAR, IPPS, SIROCCO, IPDPS, ...).
Commissioni ed incarichi di Ateneo:
- comm. di concorso per un posto di ricercatore nel settore
scientifico-disciplinare K05B-Informatica presso l'Univ. di Salerno
(2000-2001);
- comm. di concorso per un posizione tecnica a tempo indeterminato
di V livello presso l'Univ. di L'Aquila (2000);
- comm. di concorso per un posizione tecnica a tempo indeterminato
di livello D presso l'Univ. di L'Aquila (2001);
- comm. di concorso per la progressione da una posizione tecnica a
tempo indeterminato di livello C a una di livello D presso l'Univ.
di L'Aquila (2008);
- comm. di collaudo dei "Lavori di realizzazione dell'impianto di
trasmissione dati negli edifici dell'ex convento di Roio" relativi
alla realizzazione della rete locale della Facoltà di Economia e
Commercio della Univ. di L'Aquila (1999-2000);
- comm. di collaudo del "Piano per il miglioramento
dell'infrastruttura di rete di Ateneo" relativo all'aggiornamento
delle reti locali di sei sedi della Univ. di L'Aquila (2000-2002);
- ha inoltre fatto parte di diverse comm. di conc. per il
conferimento di assegni e contratti di ricerca, per posizioni
tecniche e amministrative a tempo determinato, per
l'assegnazione di borse di studio dottorali e post-dottorali della
Regione Abruzzo e per l'ammissione al Dottorato di Informatica ed
Applic. dell'Univ. di L'Aquila (cicli XVIII e XXIII);
- dal 2001 al 2008 è stato coordinatore dei laboratori del Dip. di
Informatica e dei corsi di Laurea in Informatica della Univ. di
L'Aquila, per i quali ha gestito il dimensionamento e l'acquisto
delle attrezzature informatiche;
Iniziative e progetti con realtà produttive ed enti locali:
- comm. di concorso per una posizione a tempo indeterminato di
funzionario tecnico di livello D per la Regione Abruzzo;
- è responsabile scientifico di convenzioni quadro
stipulate dal Dip. di Informatica della Univ. di L'Aquila con la
NETA S.p.A a partire dal 2002 e con la COMIFAR S.p.A. a partire dal
2006;
- nel 2003 ha realizzato per conto del Dip. di Inf. della
Univ. di L'Aquila su incarico della Regione Abruzzo uno studio di
fattibilità per la realizzazione di un centro di alta formazione per
la Valle Peligna ed Alto Sangro;
- ha fatto parte del Comitato di Progetto e Tecnico Scientifico dei
progetti regionali e ministeriali di Istruzione, Formazione e Tecnica
Superiore (IFTS) "Tecnico di Sist.Inform. nelle Industrie e
nei Servizi" (2003) e "Tecnico Superiore gestione e controllo
sistemi e reti informatiche", il primo dei quali si è
classificato in prima posizione tra i progetti presentati in
Abruzzo.
Testo inglese
Curriculum Vitae et Studiorum
of
Michele Flammini
1. Biographical notes
2. Research activity
3. Didactic activity
4. Collaborations and other activities
5. Publications
1. Biographical notes
Michele Flammini was born in L'Aquila (Italy) on 8th march 1967;
married, he lives in L'Aquila.
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1986: "Perito Industriale in Informatica" (High School Degree) at the
``Istituto Tecnico Industriale Statale" of L'Aquila with the
grade 60/60.
October 1987 - december 1989: system programmer working on IBM
mainframes with operative systems VM, MVS, DOS, and applications
CICS-DLI.
1990: Laurea cum Laude in Computer Science at the Univ.
of L'Aquila (18 dicembre 1990).
1995: PhD degree in Computer Science at the Univ. of Rome "La
Sapienza" (24 ottobre 1995).
January 1993 and January 1994 - June 1994: visitor at
the Columbia Univ. of New York and the "T.J.Watson" IBM Research
Center in Yorktown Heights (New York State).
January-March 1995 and March 1996: research fellow at the
CNRS-I3S Laboratory and Univ. of Nice and of Sophia Antipolis
(France).
1995: full-time research activity with a C.N.R. fellowship at the
Computer and Systems Science Dept. of the Univ. of Rome "La Sapienza".
1995 - 1996: temporary professor position for the course
"Fondamenti di Informatica" of the Diploma Degree in Engineering
of the Enviroment and Resources at the Univ. of Rome "La
Sapienza".
March 1996: permanent position as Assistant Professor at the Dept.
of Mathematics of the Univ. of L'Aquila.
September 1996 - august 1997: visitor on leave at the I.N.R.I.A /
C.N.R.S.-I3S Laboratory of Sophia Antipolis (France) supported
also by an EC TMR individual grant.
January 2000: permanent position as Associate Professor in
Computer Science at the Univ. of L'Aquila.
March 2005: permanent position as Full Professor at the Dept. of
Computer Science of the Univ. of L'Aquila.
January 2005 - january 2008: Director of the PhD studies in Computer
Science at the Univ. of L'Aquila.
November 2007: Director of the Computer Science Degrees at the
University of L'Aquila.
2. Research activity
The research activity mostly focused on issues related to the
analysys and design of efficient algorithms, covering all main
aspects of computational complexity: polynomial time algorithms,
analysis of structural properties of problems and intractability,
approximate algorithms, probabilistic analysis, use and development
of combinatorial tools, competitive analysis and online algorithms.
More recently, the attention has been devoted to the algorithmic
game theory for the analysis and development on non-cooperative
environments and systems.
The research activity has been performed also in collaboration with
many national and international research centers.
The main international collaborations are with the Univ. of Nizza
and Sophia Antipolis (F, Prof.Jean Claude Bermond and Afonso
Ferreira), Patras (GR, Prof. Christos Kaklamanis and Ioannis
Caragiannis), Paris (F, Prof.Pierre Fraigniaud), Bordeaux (F,
Prof.Cyril Gavoille and Ralf Klasing), Utrecht (NL, Prof.Jan van
Leeuwen), Paderborn (DE, Prof.Friedhelm Meyer auf der Heide and
Buckard Monien), Barcelona (ES, Prof.Xavier Munoz), Oregon (USA,
Prof. Andrzej Proskurowsky), Oklahoma (USA, Prof.Richard B.Tan), New
York - Columbia (USA, Dr.Moti Yung), and with the Weizmann
Institute and the Technion (IL, Prof.David Peleg and Shmuel Zaks).
The main italian collaborations are with the Univ. of Rome "La
Sapienza" (Prof.Alberto Marchetti Spaccamela, Umberto Nanni and
Stefano Leonardi) and "Tor Vergata" (Prof.Andrea Clementi, Giorgio
Gambosi and Enrico Nardelli) e with the Univ. of L'Aquila
(Prof.Claudio Arbib and Paola Inverardi).
Finally, in his fields of interest he has supervised one PhD
student of the joint Computer Science PhD of the Univ. of
L'Aquila, Rome "La Sapienza" and "Tor Vergata") and eight PhD
students of the Computer Science PhD of the Univ. of L'Aquila.
One of such students, Vittorio Bilò, has presented a thesis on
algorithmic game theoretical issues in non cooperative
communication networks, that has been awarded by the European
Association for Theoretical Computer Science as the best
-7-
italian PhD thesis on theoretical computer science discussed in
2005.
Among the specific investigated research areas, the study of
communication problems in interconnection networks has had a
predominant role. In this setting, some of the most significant
contributions concerned compact routing models, whose aim is that of
saving the memory space required by the routing strategies, thanks
to a more efficient distributed representation of the shortest
paths. The achieved results are among the most relevant ones in the
area and have been obtained also in collaboration with the most
reputed researchers in the field, starting from van Leeuwen and Tan,
who invented the fundamental model called Interval Routing. The most
significant results have emphasized the intrinsic limitations of the
interval method and consequently have led to the definition of more
powerful models, like Boolean and Compact-Port Routing, that in many
case outperform Interval Routing and have attracted considerable
attention by the scientific community. The relevance of these
results stands also in the proof techniques, like the matrix
representation of shortest paths, that have been used by many
authors, including Peleg, Vitanyi, Kranakis, Krizanc, Gavoille and
Fraigniaud, for further improvements. Thus, they have strongly
influenced the research directions pursued in the area, renewing the
interest in the determination of lower bounds on the space
complexity of the distributed representation of the shortest paths
in interconnection networks, also exploiting techniques suggested by
the application of the probability theory, like the Kolmogorov
complexity, previously never used in this setting.
Another topic in which the achieved results have been considered
among the most relevant in the area is the design of efficient
primitives for the dissemination of information among the nodes. In
particular, innovative proof techniques have been presented that
resort on matrices and eigenvalues, not previously exploited in this
context. Such techniques allowed the determination of the first
general lower bounds on the gossiping time of systolic protocols,
and subsequently of improved lower bounds for networks with fixed
topology. From a methodological point of view, these results provide
a powerful general framework that allows the determination of non
trivial and surprisingly effective lower bounds for specific
networks, thus becoming a standard tool for the researchers in the
field. As a completion of these contributions, by means of
probabilistic methods, upper bounds have been determined that match
the achieved lower bounds, and the classical lower bounds known in
the area for broadcasting, whose optimality was the fundamental open
question in the field since ten years.
Another area in which significant results have been obtained is the
assignment of transmission ranges in wireless networks for the
implementation of broadcasting primitives with a minimum overall
power consumption. Among the various contributions, we recall the
best approximation algorithm in the area, that reduces of an
exponential factor the approximation ratio of the MST heuristic, the
unique algorithm previously known to have guaranteed (approximation)
performances. Nevertheless the efforts of many researchers in the
area, its improvement was a open problem since almost ten years.
Recently the research activity focused on the study of uncoordinated
or non-cooperative systems and environments, resorting on
methodologies and tools both algorithmic and coming from game theory
and micro-economy. Among the obtained contributions in this setting
we recall first of all the investigation of the social performances
achieved at (Nash) equilibrium in the fruition of network services
like the broadcast, both with respect to the classical cost sharing
methods, like Shapley and egalitarian, and to new methods of which
the efficiency improvement has been investigated. For the various
methods a convergence study has been performed, that is of the time
needed to reach equilibria and of the social performances achieved
after a limited number of steps. From an architectural point of
view, different kinds of networks were considered, from conventional
to all-optical and wireless ones. Other results concerned the
determination of better truthful cost sharing mechanism for wireless
networks under a mechanism design approach.
Finally, more recent research directions have considered games with
incomplete information, starting from the observation that in a
highly distributed and decentralized environment the assumption that
every agent knows the strategies of all the other ones or even their
existence may be unrealistic. The obtained results have established
a bridge among the non cooperative systems and social networks
areas, thanks to the investigation of the performances arising from
a partial social knowledge among the agents, modeled by means of
social networks. In particular, under the assumption that every
agent can be influenced only by the strategies of their known or
neighbor ones, the derived results have been sometimes surprising
and can be seen as an alternative form of the famous Braess paradox:
the ignorance, that is the partial knowledge, in some cases can
considerably improve the performances, leading from a worsening
factor linear in the number of agents to a constant one.
In the specific ambit of social networks and in particular of the
-8-
classical Small World model proposed by Kleinberg, new general lower
bounds on the network diameter have been obtained, that is it has
been proven that any random distribution of social knowledge links
which is monotone and of "distance" type, i.e. in which the
probability of occurrence of a social link is merely a function of
its length, cannot lead to a number of communication steps lower
than the one achieved by the best known distribution, provided by
Kleinberg in one of his seminal papers.
Other not listed contributions on communication networks concerned
virtual path layouts in ATM networks and the minimization of the
hardware costs in all-optical networks.
Finally, various results concerned multicriteria optimization,
computational learning and other optimization problems not
necessarily belonging to a more general area, for instance in graph
theory and term rewriting systems.
3. Didactic activity
1991-1992: he has collaborated to the didactic activity performed
at the Faculty of Sciences of the Univ. of L'Aquila teaching in
the course "Sistemi per l'Elaborazione dell'Informazione 1"
(Degree in Computer Science).
1991-1995: he has collaborated to the didactic activity performed
at the Engineer of the Univ. of Rome "La Sapienza" teaching in the
courses "Fondamenti di Informatica 1" and "Calcolatori Elettronici
1 (Diploma Degree in Computer Science Engineering).
1995-1996: temporary professor position for the course "Fondamenti
di Informatica" of the Diploma Degree in Engineering of Enviroment
and Resources at the Univ. of Rome "La Sapienza".
1996-2000: he has collaborated to the didactic activity performed at
the Faculty of Sciences of the Univ. of L'Aquila teaching and
examining in the courses "Laboratorio di Programmazione 1",
"Architetture degli Elaboratori 1", "Algoritmi e Strutture Dati 1",
"Algoritmi e Strutture Dati 2: Tecniche Evolute", "Teoria degli
Algoritmi e della Calcolabilit\`a" (Degree in Computer Science).
He has taught or is teaching the following courses at the Faculty of
Sciences of the Univ. of L'Aquila:
- 1999-2000, 2000-2001, 2001-2002, 2002-2003, 2003-2004 and
2004-2005: "Algoritmi e Strutture Dati 2: Tecniche Evolute"
(Degree in Computer Science);
- 2000-2001 and 2001-2002: "Informatica Generale" and "Laboratorio
di Informatica" (Degree in Computer Science);
- A.A. 2001-2002, 2002-2003, 2003-2004 e 2004-2005: "Laboratorio
Calcolatori 1" (Degree in Physics);
- 2002-2003, 2003-2004, 2004-2005 and 2005-2006: "Algoritmi e
Strutture Dati 2 con Laboratorio" (Master Degree in Computer
Science);
- 2005-2006, 2006-2007 and 2007-2008: "Algoritmi e Strutture
Dati 2" (Master Degree in Computer Science);
- 2005-2006, 2006-2007 and 2007-2008: "Architetture degli
Elaboratori" (Bachelor in Computer Science);
- 2005-2006, 2006-2007, 2007-2008 e 2008-2009: "Web Mining"
(Master Degree in Web Technology);
- 2008-2009: "Search Engine Optimization" (Master Degree in Web
Technology).
From 1992 he has supervised and supervises many thesis for the
Computer Science Degree of the Univ. of L'Aquila and from 1996 he is
member of the final examination committees.
4. Collaborations and other activities
Participation in national and international research projects (in
collaboration with the Univ. of L'Aquila, Rome "La Sapienza"
and "Tor Vergata", and various foreign universities):
- MURST 40% project "Algoritmi e Strutture di Calcolo" of the
Ministry of Univ. and Scientific Research (L'Aquila and Roma,
1991-1996);
- CNR strategic project "Sistemi Elettronici Avanzati - Reti
Neurali" (1991-1993);
- CE ESPRIT projects ALCOM, ALCOM II and ALCOM-IT (1991-1999);
-9-
- CNR "Progetto Finalizzato Trasporti 2" (1992-1995);
- CE "Human Capital and Mobility - MAP" project (1993-1996);
- CNR strategic project "Wideband Wireless LAN (WWLAN)"
(1995-1997);
- Project "Simulation, Object Oriented Languages and Parallelism
(SLOOP)" of INRIA/CNRS/Univ. of Nice and Sophia Antipolis, France
(1996-1998);
- UE IST project ALCOM-FT (2000-2004);
- UE RTN project "Approximation and Randomized Algorithms in
Communication Networks" (2000-2003);
- Cofunded project "Resource Allocation in Computer Networks" of the
Ministry of Univ. and Scientific Research (L'Aquila, 2000-2001);
- CNR project "Algoritmi per Wireless Networks" (AL-WINE)
(2002-2003);
- Cofunded project "Allocazione di Reti Senza Filo" of the Ministry
of Univ. and Scientific Research (L'Aquila, 2002-2003);
- UE COST project GRAAL (2004-2008), for which he is member of
the Management Committee.
Participation in program committees and review activity:
- co-chair of the 7th Colloquium on Structural Information and
Communication Complexity (SIROCCO), L'Aquila, Italy, 2000;
- vice-chair of the 8th International Conference on Parallel and
Distributed Computing (EUROPAR) (Topic: "Routing and Communication
in Interconnection Networks"), Paderborn, Germany, 2002;
- guest editor of the Journal of Discrete Algorithms, 1(2), special
issue associated to SIROCCO 2000, 2003;
- program committees:
Complexity (SIROCCO), Lacanau, France, 1999;
- Fun with Algorithms 2 conference, Elba Island, Italy, 2001;
Complexity (SIROCCO), Smonelice, Slovakia, 2004;
- Workshop on Internet & Network Economics (WINE), Hong Kong, 2005;
- 6th International Conference on AD-HOC Networks & Wireless
(ADHOC-NOW), Morelia, Mexico, 2007;
- 5th International Symposium on Parallel and Distributed
Processing and Applications (ISPA), Niagara Falls, Ontario,
CANADA, 2007;
- 23rd IEEE International Parallel and Distributed Processing
Symposium (IPDPS), Rome, 2009;
- 36th International Colloquium on Automata, Languages and
Programming (ICALP), Rhodes, Greece, 2009;
- 2nd International Symposium on Algorithmic Game Theory
(SAGT), Paphos, Cyprus, 2009.
- he has performed and regularly performs review activity for
various international journals (Theoretical Computer Science,
IEEE Transactions on Computers, Discrete Applied Mathematics,
The Computer Journal, Networks, Information Processing Letters,
Parallel Processing Letters, ...) e international conferences
(ICALP, STACS, WG, DISC, EUROPAR, IPPS, SIROCCO, IPDPS, ...).
Other academic committes and activities:
- committee for one permanent research position in Computer Science
at the Univ. of Salerno (2000-2001);
- committee for one permanent technical position of V level at the
Univ. of L'Aquila (2000);
- committee for one permanent technical position of D level at the
Univ. of L'Aquila (2001);
- committee for the promotion from a permanent technical position of
C level to one permanent technical position of D level at the Univ.
of L'Aquila (2008);
- committee for the final inspection of the local network
installation of the Economy Faculty of the Univ. of L'Aquila
(1999-2000);
- committee for the final inspection of the local networks updates
of six faculties of the Univ. of L'Aquila (2000-2002);
- moreover he has been member of several committees for the for the
- 10 -
assignment of research contracts and grants, for temporary technical
and administrative positions, for the assignment of regional
doctoral and post-doctoral grants, and for the admission to the PhD
program in Computer Science at the Univ. of L'Aquila;
- from 2001 to 2008 he has coordinated the labs of the Dept. of
Computer Science and of the Computer Science Degrees at the Univ. of
L'Aquila, for which he has managed the dimensioning and the
purchasing of the hardware and software equipments;
- from january 2005 to january 2008 he has been Director of the PhD
studies in Computer Science at the Univ. of L'Aquila;
- since november 2007 he is Director of the Computer Science
Degrees at the University of L'Aquila.
Projects and activities with local companies and offices:
- committee for one permanent technical position of D level in the
regional office ‘‘Regione Abruzzo" (2007-2008).
- scientific manager of the exchange contracts of the Dept. of
Computer Science of the Univ. of L'Aquila with the Nuova Etnoteam
Adriatica S.p.A (NETA) company since 2002 and with the COMIFAR
S.p.A. company since 2006;
- from july 2002 to june 2003 he has coordinated the activities of
the Dept. of Computer Science of the Univ. of L'Aquila related to
the ministery research project MIUR-12914 "Ricerca e sviluppo di
sistemi e processi innovativi ad alto contenuto tecnologico per
garantire la sicurezza alimentare", in collaboration with the
"Consorzio Anagrafe Animali" (COANAN), the "Centro
Interuniversitario di Ricerca sull'Inquinamento da Agenti Fisici"
(CIRIAF) and the "Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell'Abruzzo
e del Molise - G.Caporale" (IZS);
- in 2003 he has leaded for the Dept. of Computer Science of the
Univ. of L'Aquila a study requested by the regional office (Regione
Abruzzo) for the feasibility of a high educational center in a
regional district (Valle Peligna ed Alto Sangro);
- he has been member of the Proposal Committee and of the Technical
Scientific Committee of the regional post-graduate educational
projects IFTS - "Tecnico di Sistemi Informativi nelle Industrie e
nei Servizi" (2003) and IFTS - "Tecnico Superiore gestione e
controllo sistemi e reti informatiche", the first of which was
ranked first among all the ones presented in the Abruzzo region in
the respective call.
7 - Pubblicazioni scientifiche più significative del Coordinatore Scientifico
1. FLAMMINI M., A.NAVARRA (2009). Layouts for Mobility Management in Wireless ATM Networks. DISCRETE APPLIED MATHEMATICS, vol. 157(1); p.
98-111, ISSN: 0166-218X, doi: 10.1016/j.dam.2008.04.025
2. A.FANELLI, FLAMMINI M., L.MOSCARDELLI (2008). The Speed of Convergence in Congestion Games under Best-Response Dynamics. In: 35th
International Colloquium on Automata, Languages and Programming (ICALP)Springer, vol. LLNCS 5125
3. FLAMMINI M., G.MONACO, L.MOSCARDELLI, M.SHALOM, S.ZAKS (2008). Approximating the Traffic Grooming Problem with respect to ADMs and
OADMs. In: 14th International Conference on Parallel and Distributed Computing (EUROPAR)Springer, vol. LLNCS 5168
4. FLAMMINI M., G.MONACO, L.MOSCARDELLI, M.SHALOM, S.ZAKS (2008). Selfishness, Collusion and Power of Local Search for the ADMs Minimization
Problem. COMPUTER NETWORKS, vol. 52(9); p. 1721-1731, ISSN: 1389-1286
5. FLAMMINI M., L.MOSCARDELLI, A.NAVARRA, S.PERENNES (2008). Asymptotically Optimal Solutions for Small World Graphs. THEORY OF
COMPUTING SYSTEMS, vol. 42(4); p. 632-650, ISSN: 1432-4350, doi: 10.1007/s00224-007-9073-y
6. FLAMMINI M., L.MOSCARDELLI, M.SHALOM, S.ZAKS (2008). Approximating the Traffic Grooming Problem. JOURNAL OF DISCRETE ALGORITHMS,
vol. 6(3); p. 472-479, ISSN: 1570-8667, doi: 10.1016/j.jda.2007.09.001
7. FLAMMINI M., MONACO G, MOSCARDELLI L, SHALOM M, ZAKS S (2008). Approximating the Traffic Grooming Problem in Tree and Star Networks.
JOURNAL OF PARALLEL AND DISTRIBUTED COMPUTING, vol. 68; p. 939-948, ISSN: 0743-7315
8. FLAMMINI M., R.KLASING, A.NAVARRA, S.PERENNES (2008). Tightening the upper bound for the Minimum Energy Broadcasting. WIRELESS
NETWORKS, vol. 14(5); p. 659-669, ISSN: 1022-0038, doi: 10.1007/s11276-006-0007-4
9. V.BILÒ, A.FANELLI, FLAMMINI M., L.MOSCARDELLI (2008). Graphical Congestion Games with Linear Latencies. In: 20th ACM Symposium on
Parallelism in Algorithms and Architectures (SPAA)ACM Press
10. V.BILÒ, A.FANELLI, FLAMMINI M., L.MOSCARDELLI (2008). Graphical Congestion Games. In: 4th International Workshop on Internet and Network
Economics (WINE)Springer, vol. LLNCS 5385
11. V.BILÒ, A.FANELLI, FLAMMINI M., L.MOSCARDELLI (2008). When Ignorance Helps: Graphical Multicast Cost Sharing Games. In: 33rd Symposium on
Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS)Springer, vol. LLNCS 5162
12. V.BILÒ, FLAMMINI M., G.MELIDEO, L. MOSCARDELLI (2008). On Nash Equilibria for Multicast Transmissions in Ad-Hoc Wireless Networks. WIRELESS
NETWORKS, vol. 14(2); p. 147-157, ISSN: 1022-0038, doi: 10.1007/s11276-006-8817-y
13. BILO' V, FLAMMINI M. (2007). Extending the Notion of Rationality of Selfish Agents: Second Order Nash Equilibria. In: 32nd Symposium on Mathematical
Foundations of Computer Science (MFCS), vol. LLNCS 4708
14. CARAGIANNIS I, FLAMMINI M., MOSCARDELLI L (2007). An Exponential Improvement on the MST Heuristic for Minimum Energy Broadcasting in Ad Hoc
Wireless Networks. In: 34th International Colloquium on Automata, Languages and Programming (ICALP), vol. LLNCS 4596
15. DI GIANNANTONIO S, FLAMMINI M., MONACO G, MOSCARDELLI L, SHALOM M, ZAKS S (2007). Selfishness, Collusion and Power of Local Search for
the ADMs Minimization Problem. In: 3rd International Workshop on Internet and Network Economics (WINE), vol. LLNCS 4858
16. FANELLI A, FLAMMINI M., MANGO D, MELIDEO G, MOSCARDELLI L (2007). Experimental Evaluation of Algorithms for IP Table Minimization. In: 6th
- 11 -
International Workshop on Experimental and Efficient Algorithms (WEA), vol. LLNCS 4525
17. FANELLI A, FLAMMINI M., MOSCARDELLI L (2007). On the Convergence of Multicast Games in Directed Networks. In: 19th ACM Symposium on
Parallelism in Algorithms and Architectures (SPAA)ACM Press
18. FLAMMINI M., KLASING R, NAVARRA A, PERENNES S (2007). Improved Approximation Results for the Minimum Energy Broadcasting Problem.
ALGORITHMICA, vol. 49(4); p. 318-336, ISSN: 0178-4617, doi: 10.1007/s00453-007-9077-7
19. FLAMMINI M., SHALOM M, ZAKS S (2007). On Minimizing the Number of ADMs - Tight Bounds for an Algorithm Without Preprocessing. JOURNAL OF
PARALLEL AND DISTRIBUTED COMPUTING, vol. 67(4); p. 448-455, ISSN: 0743-7315
20. AUTILI M, FLAMMINI M., NAVARRA A, INVERARDI P, TIVOLI M (2006). Synthesis of decentralized adaptors for concurrent and distributed
component-based systems. In: 3rd European Workshop on Software Architecture - Languages, Styles, Models, Tools, and Appl. (EWSA), vol. LLNCS 4344
21. BILO' V, FLAMMINI M., MELIDEO G, MOSCARDELLI L, NAVARRA A (2006). Sharing the Cost of Multicast Transmissions in Wireless Networks.
THEORETICAL COMPUTER SCIENCE, vol. 369(1-3); p. 269-284, ISSN: 0304-3975
22. BILO' V, FLAMMINI M., MOSCARDELLI L (2006). Pareto Approximations for the Bicriteria Scheduling Problem. JOURNAL OF PARALLEL AND
DISTRIBUTED COMPUTING, vol. 66(3); p. 393-402, ISSN: 0743-7315
23. CARAGIANNIS I, FLAMMINI M., KAKLAMANIS C, KANELLOPOULOS P, MOSCARDELLI L (2006). Tight Bounds for Selfish and Greedy Load Balancing.
In: 33rd International Colloquium on Automata, Languages and Programming (ICALP), vol. LLNCS 4051
24. FANELLI A, FLAMMINI M., MELIDEO G, MOSCARDELLI L (2006). Multicast Transmissions in Non-Cooperative Networks with a Limited Number of Selfish
Moves. In: 31st Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS), vol. LLNCS 4162
25. FLAMMINI M., MONACO G, MOSCARDELLI L, SHALOM M, ZAKS S (2006). Approximating the Traffic Grooming Problem in Tree and Star Networks. In:
32nd Int. Workshop on Graph-Theoretic Concepts in Computer Science (WG), vol. LLNCS 4271
26. FLAMMINI M., NAVARRA A, NICOSIA G (2006). Efficient Online Algorithms for the Bicriteria k-Server Problem and Online Applications. JOURNAL OF
DISCRETE ALGORITHMS, vol. 4(3); p. 414-432, ISSN: 1570-8667
27. FLAMMINI M., NAVARRA A, PERENNES S (2006). The ``Real" Approximation Factor of the MST heuristic for the Minimum Energy Broadcasting. ACM
JOURNAL OF EXPERIMENTAL ALGORITHMICS, vol. 11, ISSN: 1084-6654
28. FLAMMINI M., NICOSIA G (2006). Competitive Algorithms for the Bicriteria k-Server Problem. DISCRETE APPLIED MATHEMATICS, vol. 154(15); p.
2117-2127, ISSN: 0166-218X
29. FLAMMINI M., SHALOM M, ZAKS S (2006). On Minimizing the Number of ADMs - Tight Bounds for an Algorithm Without Preprocessing. In: 3rd Workshop
on Combinatorial and Algorithmic Aspects of Networking (CAAN), vol. LLNCS 4235
30. FLAMMINI M., SHALOM M, ZAKS S (2006). On Minimizing the Number of ADMs in a General Topology Optical Network. In: 20th International Symposium
on Distributed Computing (DISC), vol. LLNCS 4167
8 - Elenco delle Unità operative
Unità
Responsabile dell'Unità di
Ricerca
Qualifica
Ente
Disponibilità
temporale
indicativa
prevista
1°
anno
2°
anno
I
FLAMMINI Michele
Università degli Studi de L'AQUILA
69
51
II
SANTI Paolo
Ricercatore
Consiglio Nazionale delle Ricerche
49
49
III
AULETTA Vincenzo
Professore Associato
confermato
Università degli Studi di SALERNO
56
56
IV
CLEMENTI Andrea
Università degli Studi di ROMA "Tor
Vergata"
54
54
V
BECCHETTI Luca
Ricercatore confermato
Università degli Studi di ROMA "La
Sapienza"
33
33
9 - Abstract del Progetto di Ricerca
Testo italiano
Le infrastrutture di servizi e di comunicazione globale emergenti necessitano di essere sempre più pervasive ed affidabili. Lo scenario sottostante è fondamentalmente
caratterizzato da decentralizzazione, autonomia e da una generale mancanza di coordinazione tra le entità eterogenee della rete, essendo la rete intrinsecamente una
comune piattaforma per un elevato numero di utenti. Tali utenti manifestano diversi gradi di comportamento non cooperativo, intenzionale o non intenzionale, mentre
competono per risorse condivise e spesso scarse, ed inoltre richiedono sempre più anche collegamenti stabili e un accesso scorrevole alle risorse di rete, grazie
all'enorme potenziale offerto dalle possibilità di connessione wireless.
La non coordinazione e l'accesso wireless inducono congiuntamente un grado di dinamicità mai sperimentato prima che deve essere necessariamente affrontato dai
servizi e dalle applicazioni emergenti e richiedono una soluzione urgente delle conseguenti problematiche scientifiche e tecnologiche.
In un contesto così mutevole, fine del presente progetto è valutare l'impatto combinato della non cooperazione/collaborazione e della mobilità/dinamicità degli utenti
sulle prestazioni della rete. A questo proposito, la generale discrepanza tra gli obiettivi di ottimizzazione della rete e quelli privati degli utenti che competono motiva i
seguenti filoni di ricerca:
1) modellare ed analizzare le conseguenze del comportamento autonomo degli utenti sulle prestazioni della rete;
2) considerare le caratteristiche specifiche dovute alla natura dinamica delle reti (e.g. mobilità degli utenti, mezzo di trasmissione wireless, connettività inaffidabile,
etc.);
3) indagare l'influenza dei diversi gradi di conoscenza sociale degli utenti sul loro comportamento quando si analizzano i punti 1) e 2) e, di conseguenza, sulle
prestazioni della rete e sulla topologia indotta dalla loro mobilità;
4) valutare le soluzioni sviluppate in 1), 2) e 3) anche attraverso simulazioni.
Più in dettaglio, progettiamo di affrontare i precedenti punti come segue:
1) Nel precedente scenario, strumenti utili derivano dall'integrazione di idee algoritmiche con tecniche mutuate dall'Economia e dalla Teoria dei Giochi. Nel progetto
saranno adottati i due approcci fondamentali in tale ambito: i) ricorrere al concetto di Equilibrio di Nash per caratterizzare soluzioni consistenti con la presenza di
utenti razionali ed egoisti aventi una possibilità di cooperazione limitata o assente, e ii) progettare meccanismi di determinazione dei prezzi/incentivazione per
- 12 -
forzare la cooperazione degli utenti col sistema, ricorrendo agli strumenti derivanti dal cosiddetto "algorithmic mechanism design".
2) Inoltre considereremo anche caratteristiche specifiche di tali reti emergenti, e.g., la mobilità degli utenti e la natura wireless delle comunicazioni. In particolare,
un obiettivo stimolante e poco esplorato è quello di fornire un rigoroso approccio algoritmico per le reti opportunistiche, dove la dinamicità/mobilità dei nodi non è
considerata un ostacolo, bensì una risorsa da sfruttare per l'ottimizzazione delle reti in risposta alla connettività debole/intermittente. Tratteremo anche altri
problemi, quali il risparmio energetico quando si implementano dati modelli di comunicazione e l'uso efficiente dello spettro attraverso la limitazione delle
interferenze.
3) Essendo spesso irrealistico, in una rete pervasiva non coordinata, assumere una conoscenza completa degli altri utenti e delle loro strategie, un altro fine del
progetto è valutare l'impatto sulle prestazioni della rete dell'informazione limitata dovuta alla configurazione delle relazioni sociali. Tali configurazioni hanno
conseguenze anche sui modelli di mobilità degli utenti, influenzando anche la topologia e la connettività della rete. Di conseguenza, nello studio dei problemi 1) e 2),
useremo anche concetti derivanti dalla teoria delle reti sociali. La combinazione degli approcci computazionali, della teoria dei giochi e degli aspetti sociali è infatti
un ingrediente chiave nell'affrontare questa problematica.
4) Uno studio analitico accurato in grado di catturare insieme varie caratteristiche della rete quali la mobilità, l'inaffidabilità dei collegamenti wireless, le relazioni
sociali e così via, è un compito tipicamente difficile. Quindi, gli algoritmi/protocolli sviluppati in 1), 2) e 3) saranno valutati sia attraverso un'analisi
teorica/analitica, che attraverso simulazioni. Prevediamo di condurre simulazioni sia ad alto livello, per capire le tendenze generali di prestazione relative a reti
estese (di migliaia di nodi) ed eterogenee, sia a livello più raffinato, per valutare accuratamente le prestazioni nelle reti di medie dimensioni (alcune centinaia di
nodi). Come risultato finale, gli algoritmi/protocolli e gli scenari di applicazione più significativi saranno inclusi in un applicativo software (un "dimostratore") che
sarà reso disponibile alla comunità di ricerca.
Testo inglese
The emerging global communication and service infrastructures need to be more and more pervasive, high-performing and reliable. The underlying scenario is
basically characterized by decentralization, autonomy, and general lack of coordination among the heterogeneous network entities, the network in turn intrinsically
being a common playground for a large number of users. These users exhibit various degrees of intentional or unintentional non cooperative behaviour, while
competing for shared and often scarce resources. Besides, they increasingly demand also stable connection and seamless access to the network resources, by means
of the enormous potential offered by the new wireless equipments and capabilities.
The combination of uncoordination and wireless access induces a degree of dynamism never experienced before, that must be necessarily faced by the emerging
services and applications, and calls for a pressing solution of the resulting scientific and technological challenges. In such a highly elusive and mutable setting, the
focus of the present project is that of evaluating the impact on the network performance induced by the combination of the lack of users cooperation/collaboration and
the presence of users mobility/dynamism. To this respect, the general mismatch between the network optimization goals and the competing users private interests,
motivates the following research directions:
1) modeling and analyzing the consequences of the autonomous users behaviour on the network performance;
2) accounting for specific features imposed by the dynamic nature of these networks (e.g., users mobility, wireless medium, unreliable connectivity, etc.);
3) investigating the influence of the different degrees of users social knowledge on users behaviour when analyzing items 1) and 2) above, and, consequently, on the
system performance and on the induced mobility patterns and network topology; 4) evaluating the solutions developed in 1), 2), and 3) also through extensive
simulations.
More in detail, we plan to face the above points as follows:
1) In the depicted scenario, useful tools and insights come from the integration of algorithmic ideas with techniques borrowed from Mathematical Economics and
Game Theory. The two fundamental approaches adopted in this setting will be pursued in the project: i) resorting on concepts of equilibria to characterize solutions
consistent with the presence of rational and selfish users that have limited or no capabilities of cooperating, and ii) designing pricing/incentive mechanisms enforcing
users cooperation with the system, by resorting on tools coming from algorithmic mechanism design.
2) We will also take into account specific features of these emerging networks, e.g., user mobility and prominent wireless nature of communications. In particular,
inspired by the new trend emerging in
Network Theory, we will consider the challenging and almost-unexplored goal of providing a rigorous algorithmic
approach to Opportunistic Networking, where node dynamism/mobility is considered a resource (rather than a hurdle) to be exploited in network optimization in
response to weak/intermittent connectivity. We will also be concerned with other related issues, like energy saving when implementing given communication patterns
and efficient spectrum utilization through interference confinement.
3) As it is often unrealistic to assume that a user of an uncoordinated pervasive network has a complete knowledge of the other users and of their strategies, another
goal of this research project is that of evaluating the impact on the network performance of incomplete knowledge driven by the social relationships configuration.
Such configurations also reflect on the mobility patterns of the users, thus influencing also the network topology and connectivity. Therefore, in studying issues 1) and
2) described above, we will also borrow concepts from the theory of social networks. The combination of computational, game theoretical and social aspects
approaches is then a key ingredient in facing this point.
4) Designing an accurate analytical framework able to capture at the same time the various network features such as mobility, wireless link unreliability, social
relationships and so forth, is a typically difficult task. Thus, the algorithms/protocols developed in 1), 2), and 3) will be evaluated not only through
theoretical/analytical performance estimation, but also through extensive simulations. We plan to carry out simulations both at a high-level, in order to understand
general performance trends in very large (thousands of nodes) and heterogenous networks, and at a more refined level, in order to accurately estimate performances
in medium sized networks (a few hundred of nodes). As a final outcome, the most significant algorithm/protocols and application scenarios will be packaged in a
software tool (a "demonstrator") which will be made available to the research community.
10 - Obiettivi finali che il Progetto si propone di raggiungere
Testo italiano
Le reti decentralizzate, autonomiche e non coordinate costituiscono un'area di ricerca in rapida crescita a causa dell'enorme diffusione di dispositivi elettronici, dalle
grandi workstation ai telefoni cellulari e PDA, tutti aventi capacità di connettività e la potenzialità di fornire grande produttività, se correttamente sfruttati.
Sfruttare la tecnologia di accesso wireless per garantire la creazione, gestione e diffusione di servizi e infrastrutture online in tali reti altamente dinamiche e
pervasive è un'importante opportunità. La crescita economica, culturale e sociale che tale conquista favorirebbe è enorme. Obiettivo principale del progetto è
contribuire alla ricerca internazionale volta ad ottenere una più profonda comprensione di tali reti di futura generazione. Senza dubbio, un aspetto centrale è
costituito dall'accesso wireless e dalla correlata topologia di rete tipicamente auto-configurante e adattiva, aspetti che nessun ambiente di rete futuro può evitare di
supportare. Date le peculiarità di tali reti, molte assunzioni usate in ambito tradizionale (cablato) non sono più ragionevoli:
- La presenza di autorità o protocolli centralizzati che regolano le azioni degli agenti (utenti interessati che controllano le componenti della rete), sebbene sensata in
scenari specifici, è in generale irrealistica. Ciò è supportato dal fatto che il protocollo IEEE 802.11 (tecnologia chiave in reti pervasive) opera su bande di frequenza
non regolamentate. La gestione della rete e la sua configurazione ottimale devono essere dunque auto-determinate come risultato stabile dell'interazione tra gli
agenti.
- L'assunzione che gli agenti agiscono per ottimizzare l'intero sistema è irrealistica, poiché essi competono egoisticamente l'uno contro l'altro e/o creano coalizioni
per massimizzare il profitto individuale.
- Concetti classici della teoria dei grafi come la connettività ed il diametro diventano quasi inutili nelle reti mobili. Recenti lavori sperimentali (per la bibliografia, si
veda la versione inglese della seguente sezione) mostrano che la trasmissione dati può essere efficientemente effettuata anche se la rete mobile è sempre disconnessa
e/o ha un elevato diametro statico. I protocolli di comunicazione possono infatti sfruttare fortemente la dinamicità della rete per ottenere buone prestazioni e
permettere allo stesso tempo agli agenti di risparmiare energia.
Tale importante scenario è tipico delle reti opportunistiche, una recente evoluzione delle reti mobili ad-hoc. Tuttavia, mancano i relativi risultati analitici di base.
- In un ambiente pervasivo, acquisire una conoscenza globale degli agenti e delle loro strategie potrebbe essere impossibile, in quanto gli utenti tipicamente possono
osservare solo un parte "limitata" della rete, determinata dalla vicinanza e/o relazione sociale con gli altri.
Pertanto, gli agenti devono spesso prendere decisioni avendo informazioni incomplete. Questi aspetti sono enfatizzati dall'attuale tecnologia wireless che,
permettendo ai dispositivi computazionali di mantenere la loro connessione durante le fasi di trasferimento, necessitano di tecniche di supporto per un accesso
ininterrotto alle risorse e ai servizi di rete.
Ciò motiva le principali problematiche di ricerca presentate in questa proposta:
1) Modellare, analizzare e valutare l'impatto del comportamento autonomico, non coordinato e non cooperativo degli utenti sulle prestazioni della rete e sull'uso
delle risorse. È comprensibile che tali aspetti spesso inducano un generale degrado della qualità di servizio.
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2) Considerare e sfruttare la mobilità degli agenti. Le nuove tecnologie permettono connessioni wireless sempre più potenti che consentono agli utenti di spostarsi
sempre ed ovunque rimanendo connessi. Gli effetti della mobilità e della trasmissione wireless saranno considerati in differenti scenari, dal risparmio energetico
nell'implementazione di date configurazioni di connessione, anche considerando la non cooperazione tra gli agenti, alla progettazione di soluzioni distribuite che
assicurino robustezza, alta capacità della rete e utilizzo efficiente dello spettro. Uno scenario particolarmente interessante è quello della comunicazione
opportunistica, in cui gli utenti mobili possono essere sfruttati per scambiare messaggi tra parti isolate della rete.
3) Investigare l'impatto della conoscenza incompleta degli utenti sul loro comportamento e, quindi, sulle performance della rete e l'utilizzo delle risorse. Nel campo
delle reti sociali, il clustering di persone a diversi livelli è stato ampiamente studiato. Nell'era della mobilità, i nostri movimenti "limitati" sono ereditati dai
dispositivi che trasportiamo. La struttura sociale umana potrebbe dunque servire da base per l'organizzazione di una rete le cui entità diventano i dispositivi.
4) Valutare le prestazioni degli algoritmi/protocolli proposti in 1), 2) and 3) attraverso studi analitici e simulazioni, che saranno il complemento dei metodi teorici
per fornire una valutazione più accurata delle prestazioni in contesti di applicazione specifici. Gli algoritmi/protocolli più significativi saranno inclusi in un
applicativo software (il " dimostratore"), che sarà reso disponibile alla comunità di ricerca come rilevante risultato del progetto.
Riassumendo, gli obiettivi correlati di questa proposta sono:
1) fornire uno studio algoritmico rigoroso dell'effetto del comportamento autonomico non cooperativo degli utenti sulle prestazioni di reti non coordinate su larga
scala e studiare strategie e soluzioni per scoraggiare la non cooperatività;
2) esplorare l'impatto della mobilità/dinamicità dei nodi su tali reti, adottando un approccio algoritmico di base per fornire soluzioni analitiche che sfruttino la
mobilità dei nodi per ottimizzare le prestazioni della rete;
3) valutare sperimentalmente i risultati ottenuti attraverso simulazioni.
Il nostro progetto sarà considerato di successo se dai risultati ottenuti deriverà un insieme di raccomandazioni tecnologiche generali ma rigorose da usare per
progettare e gestire reti non coordinate e ad-hoc di futura generazione.
Oltre agli obiettivi scientifici succitati, vogliamo sottolineare che questo è il primo progetto nazionale che raggruppa quasi tutte le principali università e centri di
ricerca italiani che lavorano su fondamenti della teoria dei giochi algoritmica e delle reti mobili. La rilevanza di questi temi è stata riconosciuta anche dall'UE, che li
ha considerati tra i temi portanti dell'Information and Communication Technology (ICT) nel VII programma quadro. Alcune sedi partecipanti sono coinvolte da
diversi anni in attività di ricerca correlate a tali temi, e la maggior parte di esse ha già instaurato collaborazioni a lungo termine mostrando la propria abilità nel
mantenere collaborazioni fruttuose e nel fare ricerca in modo congiunto, grazie alla comune partecipazione a precedenti progetti nazionali sulla comunicazione in
reti wireless. Durante questi progetti studenti e giovani ricercatori sono stati formati e poi impiegati in altre sedi, contribuendo a un'integrazione e cooperazione di
fatto che dura ancor oggi.
Pertanto, la nostra ambizione è contribuire in modo significativo alla ricerca nazionale e internazionale per l'avanzamento dello stato dell'arte e della comprensione
di tali tematiche di spicco, sia da un punto di vista analitico che pratico, fornendo direttive/strategie/protocolli utili nell'immediato futuro per la progettazione e la
gestione di reti non coordinate ad-hoc ed opportunistiche, e creare un background scientifico comune tra le sedi coinvolte, realizzato da una maggiore integrazione,
collaborazione, mobilità e formazione di giovani ricercatori e da una diffusione di risultati che saranno mantenuti anche dopo la fine del progetto e continueranno a
stimolare una ricerca fruttuosa su queste tematiche.
Testo inglese
Decentralized, autonomic and uncoordinated networking is a rapidly growing area due to the widespread diffusion of electronic devices, ranging from huge
workstations to cellular phones and PDAs, all having connectivity capabilities and able to boost a wave of high development, if properly exploited. Guaranteeing the
creation, management and widespread of online services and infrastructures in a highly dynamic, uncoordinated and pervasive network, primarily exploiting wireless
access, is then an important opportunity. The economical, cultural and social growth that such an achievement would be able to favor is countless. The main objective
of this proposal is to contribute to the international research effort leading to a deeper understanding of such next-generation networks. Indisputably, a central aspect
of these emerging networks is the wireless access, and, consequently, a typically self-configuring and adaptive communication topology, that no future networking
environment can avoid to support. Because of the peculiar nature of these networks, a lot of assumptions used in traditional (wired) networks are no longer
reasonable:
- The presence of central authorities or central protocols regulating the activities carried out by the agents (i.e., the self-interested users, owning the network
components), although still possible in specific scenarios, is in general invalid. Our belief is supported by the fact that IEEE 802.11, i.e., a key technology for
pervasive networking, operates on unregulated frequency bands. As a consequence, the managing of the network and its optimal point of operation have to be
self-determined as a stable outcome of the interactions occurring among the agents.
- The assumption that agents act for maximizing the social profit of the whole system is unrealistic, as they tend to selfishly compete against each other and/or to
create coalitions for their own common profit.
- Classic graph concepts such as connectivity and diameter become almost useless in mobile networks. Recent experimental works show that data communication can
be efficiently performed even though the mobile network is always disconnected and/or has large static diameter. Actually, communication protocols may strongly
exploit network dynamicity to achieve good performances and let agents save energy at the same time. This important scenario has been nicely captured by the
Opportunistic Mobile Ad-hoc NETworks (MANETs) model, a recent evolution of MANETs. On the other hand, there is a lack of analytical and foundational results
concerning this important issue.
- In a typical pervasive environment, acquiring a global knowledge of the agents and of their strategies might be unfeasible. On the contrary, users can typically
observe only a "limited" part of the network, where the extent of their knowledge and mobility is determined by proximity and/or social relationships with other users.
Thus, agents often must take decisions under incomplete information.
These aspects are particularly emphasized by the current wireless technologies, that, while allowing computing devices to maintain their connection during handover
phases, need supporting techniques for a seamless access to the network resources and services.
This motivates the main research issues addressed by this proposal:
1) Modeling, analyzing and evaluating the impact of the autonomic, uncoordinated and non-cooperative users behaviour on the network performance and resource
utilization. It can be easily understood that these aspects often induce a quality-of-service degradation.
2) Dealing with and exploiting agents' mobility. New technologies allow more and more powerful wireless connections and let users move anywhere anytime and still
remaining connected. Mobility effects and wireless transmission will be considered in different directions, from energy saving in the implementation of given
connection patterns also coping with non cooperativeness of users, to the design of distributed solutions ensuring robustness, high capacity and efficient spectrum
utilization. A particularly interesting scenario is that of opportunistic networking, in which the mobile users can be exploited to exchange messages between isolated
parts of the network.
3) Investigating the impact of the limited users knowledge due to social relationships configurations on their behaviour, and, consequently, on the network
performance and resource utilization. In the field of social networks, the clustering of people at several levels has been extensively studied. In the age of mobility, our
limited" movements are inherited by our carried devices. The human social structure could thus serve as the basis for an organization of a network whose entities
become the devices.
4) Evaluating the algorithms/protocols proposed in 1), 2) and 3) not only through analytical performance estimation, but also through simulation, that will
complement theoretical approaches for providing a more accurate efficiency estimation in specific application scenarios. The most significant algorithms/protocols
will be packaged in a software tool (the "demonstrator"), which will be made available to the research community as a major outcome of this project.
Summarizing, the mutually-related objectives of this proposal are
1) to provide a rigorous algorithmic study on the effect of autonomic non-cooperative user behaviour on the performance of large-scale uncoordinated networks, and
to study strategies/solutions to discourage non-cooperativeness;
2) to explore the impact of node mobility/dynamicity on such uncoordinated networks, by adopting a foundational algorithmic approach in order to provide analytical
solutions that exploit node mobility to optimize network performances;
3) to experimentally validate the achieved results through extensive simulation.
Our project will be considered successful if the obtained results concerning the two issues above will result into a set of general but rigorous technological
recommendations that can be used in the design and the management of next-generation real uncoordinated and ad-hoc networks.
Besides the above mentioned scientific goals, we would like to emphasize that this is the first national project gathering together almost all the major Italian
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universities and research centers working on algorithmic game theory and mobile-network foundations. The relevance of these issues has been recognized also by the
EU and they have been included among the leading ICT themes in the 7th Framework Program. Some of the participating sites are already involved in research
activities related to the issues of the present project since several years and most of them have an already established long-term cooperation. They have also proven
their ability in maintaining successful collaborations, thanks to the joint participation in previous national projects on wireless networks. During these projects,
students and young researchers were trained and afterward employed in other participants sites, contributing to a de-facto integration and cooperation that is lasting
till today. Thus, the ambition of our proposal is to significantly contribute to the national and international research efforts in advancing the state-of-the-art and
understanding of these leading themes, both from an analytical and a practical point of view, by providing directives/strategies/protocols useful for the design and
management of uncoordinated, ad hoc and opportunistic networks in the immediate future, and to create a common scientific background among all the involved
sites, accomplished by a stronger collaboration, training of young researchers and dissemination of results, that will be maintained also after the end of the project
and will continue to stimulate fruitful research on these topics.
11 - Stato dell'arte
Testo italiano
Per i limiti di spazio, la discussione dello stato dell'arte sui temi principali del progetto sarà effettuata ad alto livello ed i problemi specifici a volte saranno solo
menzionati. Per ulteriori dettagli ed una presentazione più ampia si veda il modello B delle unità partecipanti. Per la bibliografia si faccia riferimento alla
corrispondente sezione nella versione inglese.
Negli ultimi anni, l'Informatica ha risposto allo sviluppo delle reti non cooperative e dinamiche già descritte incorporando sempre più tra i propri strumenti e modelli
concetti eterogenei provenienti dalle scienze sociali ed in particolar dall'Economia, dalla Sociologia e specialmente dalla Teoria dei Giochi (TG). In TG, le
interazioni strategiche tra i giocatori (agenti) sono modellate come giochi in cui ogni agente vuole massimizzare le proprie risorse allocate e/o minimizzare il proprio
costo. Una strategia per gli agenti è un equilibrio se nessun agente può guadagnare cambiando la propria strategia ferme restando quelle degli altri (Equilibrio di
Nash), o a prescindere da quelle degli altri (Equilibrio in Strategie Dominanti). La ricerca dell'informatica tradizionale era focalizzata sulla ricerca dell'ottimo
globale per un dato problema di ottimizzazione su reti, ma in questi sistemi emergenti è più realistico assumere che le soluzioni derivino direttamente dall'interazione
tra gli agenti. Di qui l'interesse verso problematiche computazionali di TG tra cui il prezzo dell'anarchia (ovvero il rapporto tra il valore sociale del peggior
equilibrio di Nash e l'ottimo sociale) [33] ha ricevuto una considerevole attenzione. Un basso prezzo dell'anarchia indica che il sistema non necessita di un'autorità
centrale, mentre un alto prezzo dell'anarchia indica che il sistema non è performante e ha bisogno di una qualche autorità regolatoria. La progettazione di reti è
un'interessante area di applicazione per questo approccio. In tale ambito viene spesso adottata una misura alternativa al prezzo dell'anarchia, il prezzo della
stabilità, che misura il rapporto tra il valore sociale del miglior equilibrio di Nash e l'ottimo sociale. La sua importanza sta nel fatto che il miglior equilibrio di Nash
può essere considerato come la soluzione ottima da proporre agli agenti i quali non hanno interesse a defezionare da essa. Nell'ultimo decennio è stata condotta
molta ricerca su tali argomenti [22,42]. Più recentemente, una nuova linea di ricerca ha iniziato lo studio dell'influenza della collusione tra gli utenti sulla qualità
degli equilibri (strong) [3,25,29], e quello di diverse nozioni di equilibrio, come gli equilibri di Stackelberg [41,46], in cui alcuni giocatori (non egoistici) ricoprono
una posizione di mercato dominante e pertanto possono influenzare le scelte strategiche degli altri, e gli equilibri con utenti maliziosi [7], ovvero con l'unico scopo di
danneggiare l'intero sistema. Infine, altri lavori hanno considerato nozioni più lungimiranti di comportamento razionale degli agenti [10], tenendo in conto gli effetti
a lungo termine delle strategie adottate.
Il secondo approccio riguarda la progettazione di meccanismi che incentivano gli agenti ad un comportamento cooperativo. Più precisamente, ogni agente possiede
una propria informazione privata (chiamata tipo) e una soluzione, che permette di raggiungere un obiettivo generale del sistema, è calcolata in accordo ai tipi
dichiarati, che non necessariamente coincidono con quelli reali. L'obiettivo è la determinazione di algoritmi efficientemente calcolabili e di pagamenti per gli agenti
in modo tale che rivelare il vero tipo sia la strategia dominante per tutti gli agenti. Tali algoritmi sono detti compatibili con gli incentivi, ed insieme ad uno schema di
pagamento formano un meccanismo veritiero; di essi si occupa l'Algorithmic Mechanism Design [38], anche dal punto di vista della complessità computazionale.
Meccanismi efficienti veritieri sono stati progettati per risolvere molti problemi di ottimizzazione su reti come quelli di comunicazione su reti [6,13,28]] e problemi di
attraversamento di grafi [8]. Per quanto riguarda la progettazione di meccanismi, esistono in letteratura due classi di meccanismi veritieri che godono di una certa
generalità di applicazione. Il più famoso è la classe di meccanismi Vickrey-Clarke-Groves [18,27,47] che si applicano a problemi di mechanism design chiamati
"utilitari". La seconda classe, introdotta da Archer e Tardos [6], è quella dei meccanismi one-parameter, che si applicano a problemi in cui il tipo di ogni agente può
essere espresso attraverso un singolo parametro. Recentemente, l'avvento di nuovi scenari dinamici in cui gli agenti possono rapidamente apparire/sparire, o
cambiare i loro tipi e adattare le loro strategie, ha spostato l'attenzione della ricerca da questi classici strumenti statici verso nuove tecniche più adeguate [9].
Nelle precedenti prospettive, sono stati considerati molti giochi sulle reti di comunicazione relativi alla congestione [17,40], al routing [43], al progetto di reti [1,4],
al bilanciamento di carico [14,45], al posizionamento di servizi [23,34,49], alla creazione di reti [2], alla condivisione di costi [5,24] ed all'allocazione di risorse in
particolari contesti, come reti wireless ed ottiche [12,26,31].
Come menzionato, l'accesso wireless e la mobilità degli utenti sono caratteristiche intrinseche delle reti non coordinate emergenti. Dunque, la progettazione di
primitive di comunicazione efficienti è un compito fondamentale. Mentre il caso statico è stato considerato estesamente, sono molto pochi i risultati analitici sui
protocolli di comunicazione negli scenari di interesse per questo progetto, dove la topologia di rete può cambiare durante l'esecuzione del protocollo (cioè una rete
wireless dinamica). La comunicazione efficiente in reti wireless altamente dinamiche è stata oggetto di alcuni lavori recenti. Per esempio, in [39], gli autori hanno
osservato che quasi ogni nuovo modello di mobilità che viene introdotto conduce, in qualche modo, ad una nuova strategia protocollare. Un approccio differente è
quello he consiste nell'assumere una mobilità lenta: la rete è relativamente statica rispetto al tempo di esecuzione del protocollo. Noi crediamo che tale scenario
nasconda le sfide algoritmiche fondamentali della computazione mobile, la cui risoluzione risulta fondamentale per l'estensione delle funzionalità overlay in reti
wireless non coordinate altamente dinamiche. Uno studio teorico del broadcasting in una classe di reti wireless dinamiche è presentato in [21]. I risultati riguardano
protocolli deterministici, studiati dal punto di vista della fault-tolerance. Più recentemente, O'Dell and Wattenhofer [39] hanno studiato il broadcasting in grafi
altamente dinamici, in cui un avversario può cambiare gli archi del grafo ad ogni istante di tempo, purché il grafo rimanga sempre connesso. Un'ulteriore assunzione
critica è che ogni nodo è in qualche modo informato precedentemente circa i cambiamenti nel proprio vicinato e può pertanto agire di conseguenza. Molto
recentemente, uno studio teorico di alcune classi di reti wireless dinamiche è stato presentato in [19,20].
Le reti opportunistiche sono una delle più recenti evoluzioni delle reti wireless ad-hoc dinamiche [15,44], dove la dinamicità/mobilità dei nodi non è considerata un
ostacolo, bensì una risorsa da sfruttare per l'ottimizzazione della rete in risposta alla connettività debole/intermittente. Gli utenti possono connettersi tra loro soltanto
sporadicamente, e l'esistenza di un cammino multi-hop sorgente-destinazione non è garantita. Per assicurare l'eventuale consegna del messaggio in presenza di
connessioni sporadiche, la sorgente lo consegna ad alcuni dei nodi che incontra, e questi, a loro volta, lo inoltrano ad altri nodi, finché esso non è eventualmente
consegnato a destinazione [16]. Una strategia di consegna dei messaggi come quella appena descritta è nota come routing "epidemico". Molti algoritmi di routing
epidemico sono stati proposti in letteratura e si differiscono in base alla strategia (e.g., basati su informazioni statistiche relative alla mobilità degli utenti) usata per
selezionare i nodi ai quali consegnare una copia del messaggio. L'obiettivo è trovare un buon compromesso tra l'overhead di comunicazione e il ritardo atteso nella
consegna del messaggio.
L'impatto delle relazioni intercorrenti tra entità sociali è stato largamente investigato nella sociologia e nella teoria dei grafi con lo scopo di stabilire misure di
centralità di individui in un popolazione, il loro prestigio e le loro mutue distanze. Molti dei recenti lavori correlati sono stati motivati dal fenomeno dello
small-world, in cui persino reti molto grandi di individui (che possono anche possedere raggruppamenti o strutture locali) hanno diametri molto piccoli, come
evidenziato dal noto esperimento sociale di Milgram [35]. Gli strumenti e i modelli che sono stati sviluppati hanno mostrato le proprietà sociologiche di base. Essi
possono essere sfruttati per capire l'impatto della conoscenza sociale sulle prestazioni del sistema, dal costruire consapevolezza del contesto corrente in applicazioni
decentralizzate alla ricerca di dati in ambienti peer-to-peer. Tra gli altri, il modello proposto da Kleinberg [32] è stato largamente accettato dalla comunità
scientifica; esso fornisce un importante strumento di analisi.
Lavori recenti hanno mirato a misurare l'effetto delle relazioni sociali fra gli utenti sulle prestazioni delle reti ad-hoc e opportunistiche, concentrandosi sui modelli di
mobilità risultanti. Infatti, il movimento dei dispositivi dipende dal comportamento umano e dunque è strettamente dipendente dalle relazioni sociali. Per tale ragione
esse sono state studiate con metodi provenienti dalla teoria delle reti sociali [36,37,48]. La progettazione di modelli di mobilità basati sulla teoria delle reti sociali ha
attratto considerevole attenzione poiché, come evidenziato in [39], le simulazioni e gli studi analitici dovrebbero basarsi su realistiche assunzioni di movimento per
risultare veritiere, mentre non esiste una quantità sufficiente di tracce di movimento reale pubblicamente disponibili ed ottenerle può risultare molto costoso.
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Pertanto, devono essere usati modelli sintetici per la generazione di movimenti, ma i più popolari sono eccessivamente semplicistici (come la "random walk" e il
"random way point"). Di conseguenza, i modelli di mobilità basati su reti sociali rappresentano una grande novità e meritano ulteriori investigazioni e raffinamenti
nei loro aspetti cruciali. Ciò è sottolineato anche dal fatto che tradizionalmente essi sono stati applicati sotto l'assunzione di una conoscenza completa tra gli utenti e
di una topologia statica. Pertanto, l'estensione alle caratteristiche inerenti delle reti non coordinate emergenti, cioè la conoscenza parziale tra gli agenti e la
topologia dinamica della rete, è, in base alle nostre conoscenze dello stato dell'arte, uno stimolante problema aperto.
L'influenza della conoscenza sociale incompleta è stata investigata anche nei giochi di ottimizzazione di reti [11,30], con la motivazione che in reti altamente
dinamiche l'assunzione che ogni utente è consapevole delle scelte strategiche di tutti gli altri potrebbe essere irrealistica. In particolare, sono stati forniti nuovi
modelli capaci di rappresentare in modo migliore il ruolo e l'influenza dei comportamenti autonomici e delle relazioni sociali nelle reti non coordinate, che
probabilmente catturerà l'attenzione della ricerca futura.
Testo inglese
Due to space limits we give a high level discussion of the state-of-art on the main issues related to this project, sometimes only mentioning the corresponding specific
problems. Further details can be found in the B forms of the participating units.
In recent years, Computer Science (CS) has responded to the development of non-cooperative and ad-hoc dynamic networks by incorporating more and more into its
tools and models heterogeneous concepts coming from the social sciences and in particular Economic Theory, Sociology and especially Game Theory (GT).
In GT, strategic interactions among a set of players are formally modeled as multiplayer games where each agent (player) would like to either maximize her allocated
resources or minimize her cost. A strategy for the agents is an equilibrium if no agent can gain by unilaterally deviating from its own policy (Nash Equilibrium), or no
matter of what the other agents might do (dominant-strategy equilibrium).
Traditional CS research has focused on finding a global optimum for a given network optimization problem, but in these emerging systems it is more realistic to
assume that solutions derive directly from the interactions of the agents. Thus, this has raised the interest in computational issues in GT among which the price of
anarchy (i.e. the worst case performance ratio between a Nash equilibrium and an optimal social solution) [33] has received considerable attention. A low price of
anarchy may indicate that a system has no need for a single regulatory authority, while a high price of anarchy is indicative of a poorly functioning system in need of
some regulation. Network design is an interesting area of application for this approach. In such a setting, an alternative measure to the price of anarchy, called price
of stability, is often adopted; it measures the best-case ratio between the cost of a Nash equilibrium and that of an optimal solution. Its importance lies in the fact that
the best Nash equilibrium can be considered as the optimal solution that can be proposed from which no agent will defect. Lot of research has been carried out on
these topics in the last decade [22,42]. In recent years, a new line of research started to study the influence of collusion among users on the quality of the (strong)
equilibria [3,25,29] and to different notions of equilibria, such as Stackelberg ones [41,46], in which some (non selfish) players cover a dominant market position and
thus can influence the strategic choices of the other ones, and equilibria with malicious users aiming only at damaging the whole system [7]. Finally, other works
have considered more far-sighted notions of rational behavior of the agents [10], taking into account the long term effects of the adopted strategies.
The second approach deals with the design of mechanisms encouraging a cooperative behavior of the agents. More precisely, each agent has her own private
information (called type) and a solution implementing a system wide goal is computed according to the reported types, not necessarily coinciding with the actual
ones. The objective is designing efficiently computable algorithms and payments to agents such that reporting the true type is a dominant strategy for all agents. Such
algorithms are called incentive-compatible, and along with the payment scheme they form a truthful mechanism. The issue of addressing both incentive compatibility
and computational complexity is known today as "Algorithmic Mechanism Design" [38]. Efficient truthful mechanisms have been designed for solving several network
optimization problems like communication network problems [6,13,28] and graph traversal problems [8]. There are two classes of truthful mechanisms known in
literature enjoying a certain generality of application. The most famous is the class of Vickrey-Clarke-Groves mechanisms [18,27,47] that applies to mechanism
design problems so-called "utilitarians". The second class is that of one-parameter mechanisms [6], that applies to problems in which the data input held by each
agent can be expressed by a single parameter. Recently, the advent of new challenging dynamic settings in which agents can rapidly appear/disappear, or where they
can change their types and adapt their strategies, has shifted the focus of the researchers from these classic static tools towards new more suitable techniques [9].
In the above perspectives, several games on communication networks have been considered related to congestion [17,40], routing [43], network design [1,4], load
balancing [14,45], positioning of services [23,34,49], network creation [2], cost sharing [5,24], and resource allocation in particular settings, such as wireless and
optical networks[12,26,31].
Wireless access and users mobility are an inherent feature of emerging uncoordinated networks. On this respect, the design of efficient communication primitives is a
fundamental task. While the static case has been considered extensively, analytical results on communication protocols in the scenarios of interest for this project
where the network topology may change during the protocol execution (i.e. a dynamic wireless network) are very few. Efficient communication in highly dynamic
wireless networks has been the subject of some recent works. In particular, in [39] it is observed that almost every newly introduced mobility model leads, in some
way, to a new protocol strategy. A different approach is assuming slow mobility: the network is relatively static with respect to the protocol execution time. We believe
that this scenario hides the fundamental algorithmic challenges of mobile computing which are among the major issues for extending overlay functionalities in
highly-dynamic uncoordinated wireless networks. A theoretical study of broadcasting in a class of dynamic wireless networks is presented in [21]. The results
concern deterministic protocols and they are stated in terms of fault-tolerance. Later, broadcasting on highly-dynamic graphs has been studied in [39]. Here, the
adversary can change the edges of the graph at each time slot but the graph must be always connected. A further critical assumption is that each node is somehow
previously informed about any change in its neighborhood and it can act accordingly. More recently, other analytical studies of some classes of dynamic wireless
networks has been presented in [19,20].
Opportunistic networking is one of most recent advances of wireless ad-hoc networks [15,44], where node dynamism/mobility is considered a resource (rather than a
hurdle) to be exploited in network optimization in response to weak/intermittent connectivity. Users can connect to each other only sporadically, and the occurrence
of a multi-hop path between source and destination of a message
is not guaranteed. To ensure eventual message delivery in presence of sporadic connectivity, the source delivers the message to some of the nodes it encounters, and
these nodes in turn relay the message to other nodes, until the message is eventually delivered to the destination [16].
A message delivery strategy like the one described above is known as epidemic routing. Different epidemic routing algorithms have been proposed in the literature,
which differ on the strategy (e.g., based on knowledge of statistical information about users mobility) used to select the nodes to which deliver a copy of the message,
with the goal of reducing the number of copies of a message circulating in the network, while at the same time only marginally increasing the expected delay in
message delivery.
The impact of relationships among social entities has been largely investigated in sociology and graph theory with the aim of establishing measures of the centrality
of individuals in a population, their prestige and their mutual distances. Much of the recent related work has been motivated by the small world phenomenon, in which
even very large networks of individuals (possibly possessing local clustering or structure) have very short diameters, as outlined by the classic social Milgram's
experiment [35]. Tools and models have been developed exhibiting the basic sociological properties. They can be exploited to understand the impact of social
knowledge on the system performance, from building context-awareness in decentralized applications to data discovery in peer-to-peer environments. Among the
other models, the one proposed by Kleinberg [32] has been widely accepted by the scientific community and provides an important analytical tool.
Recent work has aimed to quantify the effect of social relationships between users on ad-hoc and opportunistic network performances, focusing on the resulting
mobility patterns. In fact, devices movements depend on human behaviors and thus are strongly affected by social relationships, so that they have been studied with
methods derived by the social networks theory [36,37,48]. The arising mobility models have attracted considerable attention since as emphasized in [39] simulations
and analytical studies should rely on realistic movement assumptions in order to result somehow trustworthy, but in the public domain there is not a sufficient amount
of real movement traces and obtaining them from scratch is very expensive. Therefore, synthetic models for movement patterns generation are to be used, but the most
popular ones are too simplicistic (i.e., random way point, random walk). As a consequence, in this field of research social networks based mobility models represent a
great novelty and deserve further investigation and refinement in their crucial aspects. This is also emphasized by the fact that traditionally they have been applied to
under the assumption of complete knowledge among users and of a nearly static topology. Thus, the extension to the inherent characteristics of emerging
uncoordinated networks, that is partial agents' knowledge and dynamic network topology is, to the best of our knowledge, a challenging open problem.
The influence of incomplete social knowledge has also been investigated in networks games [11,30], under the motivation that in highly dynamic networks the
assumption that each user is aware of the strategic choices of all the other ones might be unrealistic. In particular new models have been provided able to better
represent the role of autonomic behavior and social relationships in uncoordinated networks, that will probably capture future research attention.
- 16 -
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12 - Articolazione del Progetto e tempi di realizzazione
Testo italiano
Il progetto sarà coordinato da una Comitato di Gestione (CG), composto da un ricercatore per sito, tipicamente il responsabile dell'unità, e presieduto dal
coordinatore scientifico del progetto.
Il CG si occuperà di pianificare e supervisionare le attività svolte nell'ambito del progetto per il raggiungimento degli obiettivi previsti, perseguendo due obiettivi
principali:
1) incoraggiare lo scambio di conoscenze e competenze tra i partecipanti al progetto e favorire la mutua fertilizzazione tra le capacità di ricerca delle diverse unità;
2) contribuire al progresso nazionale ed internazionale sui temi di ricerca legati al progetto, incentivando anche la collaborazione dei partecipanti al progetto con la
comunità scientifica e la disseminazione dei risultati originali e degli applicativi di simulazione prodotti.
Più specificatamente, il CG si riunirà almeno una volta ogni 6 mesi per esaminare gli sviluppi del progetto, calibrare le attività di ricerca e organizzare i seguenti
eventi. Riunioni di Progetto. Questi incontri plenari coinvolgeranno tutti i partecipanti al progetto. Di norma tali incontri saranno strutturati in quattro sessioni: una
sessione didattica, una sessione di presentazione, una sessione di discussione aperta ed una sessione dedicata ai gruppi di lavoro.
Segue una descrizione più dettagliata di ciascuna sessione.
Sessione didattica.
Per favorire la collaborazione ed incoraggiare le attività di ricerca congiunte, durante questa sessione i ricercatori con maggiore esperienza terranno delle
presentazioni sugli aspetti principali del progetto illustrando le direzioni della ricerca e presentando i principali problemi aperti. Potranno essere previste delle
sessioni tematiche su temi collegati al progetto, in cui esperti internazionali saranno invitati a tenere lezioni ai giovani ricercatori partecipanti al progetto sui più
recenti sviluppi e su tecniche innovative nel loro specifico campo.
Sessione di presentazione.
I partecipanti presenteranno le loro attività di ricerca relative al progetto, svolte sia nella loro sede che nell'ambito dei gruppi di lavoro (vedi le sessioni seguenti) e
discuteranno dei risultati ottenuti.
Sessione di discussione aperta.
Questa sessione concluderà la parte plenaria dell'incontro; consisterà in una discussione aperta in cui tutti i partecipanti al progetto, insieme con gli esperti esterni
invitati all'incontro, potranno apertamente discutere dei risultati presentati durante la sessione di presentazione e delineeranno le direzioni di ricerca da perseguire
durante le fasi successive del progetto in maniera da massimizzare il loro impatto futuro. Un importante risultato di questa discussione dovrà essere l'individuazione
di un numero concreto di problemi aperti su cui verranno formati diversi gruppi di lavoro, ognuno coordinato da uno dei ricercatori con maggiore esperienza.
- 17 -
Sessione dei gruppi di lavoro.
In questa sessione tutti i gruppi di lavoro si riuniranno in parallelo. Ogni gruppo di lavoro avrà la possibilità di svolgere ricerca congiunta su uno specifico obiettivo
di ricerca. Ogni gruppo definirà la propria agenda di ricerca e definirà le modalità con cui rafforzare la cooperazione tra i membri del gruppo. In particolare,
saranno pianificati riunioni del gruppo di lavoro, come descritto più avanti. Questa sessione sarà conclusa da una discussione plenaria su eventuali aggiornamenti
sulle attività di ricerca di ciascun gruppo.
Riunioni dei gruppi di lavoro.
Queste riunioni saranno dedicate alla prosecuzione ed al consolidamento delle attività di ricerca avviate durante le riunioni di progetto. Le riunioni del gruppo di
lavoro saranno in genere tenute presso la sede del coordinatore del gruppo. Esse vedranno la partecipazione dei soli membri del gruppo e saranno specificatamente
dedicate all'obiettivo di ricerca del gruppo. I partecipanti all'incontro presenteranno e discuteranno i loro progressi concernenti i temi di ricerca del gruppo,
eventualmente relazionando su recenti sviluppi ottenuti dalla comunità scientifica. In ogni caso, gran parte dalla riunione sarà dedicata a portare avanti al ricerca
congiunta tra i membri del gruppo in modo da rafforzare la cooperazione, favorire il raggiungimento di nuovi risultati e alimentare la ricerca sugli specifici temi del
gruppo di lavoro. Prevediamo almeno una riunione del gruppo di lavoro per ogni fase in cui il gruppo di lavoro sarà attivo.
Scambio di visite.
Visite di partecipanti al progetto presso le altre sedi saranno pianificate per mantenere e consolidare la collaborazione tra le varie unità. Eventualmente, le visite
potranno riguardare anche centri di ricerca internazionali (non partecipanti al progetto) dove lavorano ricercatori e gruppi all'avanguardia su temi d'interesse per il
progetto.
Per quanto riguarda la pianificazione temporale, il progetto sarà articolato nelle seguenti quattro fasi:
1) Fase M1 (mesi 1-6): definizione di realistici modelli algoritmici e strategici per reti non coordinate e individuazione dei principali problemi aperti; selezione degli
applicativi di simulazione da usare nelle attività di progetto; avvio della cooperazione tra i membri delle diverse unità per ottenere i primi risultati;
2) Fase M2 (mesi 7-12): disseminazione dei primi risultati attraverso la loro presentazione nelle principali conferenze internazionali e ridefinizione degli obiettivi
della ricerca in funzione dei riscontri ricevuti;
3) Fase M3 (mesi 13-18): miglioramento dei risultati ottenuti e conseguente loro estensione verso nuove direzioni di ricerca in funzione dei riscontri ricevuti dalla
comunità scientifica;
4) Fase M4 (mesi 19-24): consolidamento dei risultati ottenuti all'interno di un quadro di lavoro integrato, produzione di rassegne e dei risultati finali del progetto.
Una riunione di progetto "inaugurale" si svolgerà all'inizio delle attività del progetto e segnerà l'inizio della Fase M1. Al termine di ogni fase sarà prevista una
riunione di progetto per esaminare l'evoluzione del progetto e i risultati ottenuti dalle attività di ricerca svolte durante la fase ed avviare le attività della fase
successiva, eventualmente riformulando le attività pianificate. Ogni unità del progetto dovrà organizzare uno degli incontri di progetto.
La parte rimanente di questa sezione sarà dedicata a specificare in maggiore dettaglio le attività che saranno svolte in ciascuna fase del progetto.
Fase M1.
Questa fase inizierà con la riunione di progetto "inaugurale". Secondo la struttura organizzativa descritta precedentemente, questa riunione sarà prevalentemente
dedicata alla presentazione dello stato dell'arte sui principali argomenti di ricerca e sulle sfide del progetto e a stabilire una comune e solida base di conoscenze tra
tutte le unità del progetto. Sebbene tutte le unità siano già coinvolte da diversi anni in attività di ricerca collegate agli argomenti del progetto e la maggior parte di
loro abbiano consolidate esperienze di collaborazione, è tuttavia importante rafforzare ulteriormente una conoscenza comune e coerente di tutti i problemi di ricerca
considerati nel progetto e delle possibili tecniche da utilizzare per la loro soluzione. Il risultato della sessione di discussione aperta tra tutti i partecipanti al progetto
sarà la definizione di una serie di modelli e di quadri di riferimento algoritmici e di teoria dei giochi in grado di catturare realisticamente gli aspetti cruciali di
ottimizzazione nelle reti non coordinate. I modelli considerati dovranno, per esempio, descrivere l'influenza delle conoscenze sociali e dell'interazione sui giochi non
cooperativi indotti, l'impatto della struttura sociale nei movimenti di agenti wireless e della conseguente topologia indotta, gli equilibri e i meccanismi di
incentivazione utilizzabili per implementare strategie efficienti per la consegna di messaggi in reti opportunistiche, meccanismi dinamici, protocolli robusti per
sviluppare la fiducia tra entità sconosciute della rete, l'analisi efficiente di grosse reti sociali in modo da ricavare paradigmi per il progetto di protocolli robusti,
primitive wireless efficienti, nuovi paradigmi di comunicazione e computazione distribuita imposti dall'autonomia e dalla non coordinazione, la progettazione e
l'analisi di protocolli efficienti decentralizzati per la comunicazione e computazione collettiva.
Diversi gruppi di lavoro saranno quindi costituiti sui diversi argomenti di ricerca individuati e su specifici problemi aperti da affrontare. Per ogni gruppo di lavoro
verrà individuato un coordinatore tra i suoi ricercatori più esperti.
I primi sei mesi del progetto saranno dedicati a svolgere ricerca, sia nella propria sede che nell'ambito dei gruppi di lavoro, sugli obiettivi specifici individuati
durante la riunione inaugurale. Ogni gruppo di lavoro organizzerà almeno una riunione del gruppo durante questa fase.
Inoltre, in questa fase, in base ai risultati iniziali delle attività di gruppo, saranno identificati i migliori applicativi di simulazione da usare per le attività di progetto.
Prevediamo di selezionare almeno due applicativi di simulazione: uno ad alto livello, in cui si astrae dalle caratteristiche più particolari della rete (e.g.,
comunicazione wireless) mentre le macro-caratteristiche sono modellate con attenzione (e.g., mobilità di nodo) ed uno a basso livello, in cui le caratteristiche tipiche
della rete considerata (e.g., comunicazione wireless) sono modellate con attenzione. I simulatori ad alto livello sono utili per capire le tendenze relative generali di
prestazione in reti molto grandi e complesse. D'altra parte, visti i tempi di esecuzione relativamente lunghi, i simulatori a basso livello possono essere utilizzati
soltanto per simulare (con un livello di accuratezza molto di più alto) scenari specifici di media dimensione (fino ad un massimo di alcune centinaia di nodi). Al
termine della fase M1 (mese 6 del progetto) un'altra riunione di progetto sarà organizzata per presentare i primi risultati e disseminarli tra tutti i partecipanti al
progetto.
Fase M2.
Questa fase inizierà con la seconda riunione di progetto. È pianificata una sessione plenaria specifica durante la quale saranno presentati ai partecipanti gli
applicativi di simulazione selezionati nella fase M1. In particolare, saranno organizzate sessioni didattiche per illustrare come scaricare, installare, estendere
/integrare ed usare tali tool. Inoltre, le unità ed i gruppi di lavoro presenteranno a tutti i partecipanti i progressi ottenuti durante la fase M1. La discussione di questi
risultati con gli altri partecipanti al progetto e con gli esperti esterni invitati alla riunione darà un primo riscontro sulla loro rilevanza. Tale discussione darà anche
la possibilità di ridefinire gli obiettivi dell'attività di ricerca, per esempio riformulando gli obiettivi di qualche gruppo di lavoro. Potrebbe anche accadere che nuovi
obiettivi di ricerca vengono individuati e di conseguenza nuovi gruppi di ricerca vengono formati.
La fase M2 sarà dedicata a consolidare i risultati ottenuti nella fase M1 e a disseminarli nella comunità scientifica tramite la loro presentazione nelle principali
conferenze internazionali.
Alla fine della fase M2 ci sarà una riunione di progetto per riassumere e riesaminare le attività svolte nel primo anno e pianificare le attività dell'anno successivo.
Fase M3.
La fase M3 inizierà dopo la riunione di progetto che chiude le attività del primo anno. In questa riunione tutte le attività di ricerca svolte ed i risultati ottenuti durante
il primo anno saranno riesaminati e verranno identificate le nuove direzioni di ricerca, in funzione dei risultati ottenuti e del progresso generale ottenuto dalla
comunità scientifica. Per esempio, ove saranno determinate delle buone prestazioni in situazione di equilibrio, si andranno ad esaminare il miglioramento dei
risultati ottenuti in termini di riduzione della distanza tra limiti inferiori e superiori sul prezzo dell'anarchia e della stabilità; ove invece si verificherà che le
prestazioni in situazioni di equilibrio sono eccessivamente penalizzanti, si considereranno opportuni meccanismi di incentivazione per ottenere un certo grado di
coordinamento. Infine, ogni qualvolta gli sviluppi della ricerca lo richiederanno, verranno prese in considerazione anche nuove direzioni di ricerca meritevoli di
essere perseguite. Sottolineiamo che in questa fase i partecipanti al progetto potranno anche beneficiare dei riscontri ricevuti dalla comunità scientifica e dagli
esperti esterni che saranno eventualmente invitati alla riunione per dare una mano a definire le linee guida del secondo anno del progetto.
La fase M3 sarà dedicata al miglioramento dei risultati ottenuti nelle precedenti fasi ed alla loro eventuale estensione verso nuove direzioni di ricerca, in funzione dei
riscontri ricevuti dalla comunità scientifica. Questa fase terminerà con una riunione di progetto in cui verranno presentati tutti i risultati ottenuti e verrà discussa la
loro integrazione in un quadro di riferimento comune.
Fase M4.
La fase 4 sarà prevalentemente dedicata al consolidamento dei risultati ottenuti all'interno di un quadro di riferimento integrato. Durante la riunione che segnerà
l'inizio delle attività di questa fase saranno definiti e organizzati tutti i prodotti finali del progetto e, conseguentemente verranno pianificate le attività e verranno
assegnati i compiti a ciascuna unità per la produzione dei relativi documenti. Di conseguenza, tutti i contributi originali prodotti nelle varie fasi del progetto
verranno riassunti e i risultati finali del progetto saranno opportunamente organizzati e resi disponibili tramite il sito web ufficiale del progetto. Gli algoritmi
/protocolli più significativi e gli scenari di applicazione specifici implementati nei simulatori saranno inoltre assemblati in un applicativo software (il "dimostratore")
che sarà reso disponibile sul sito web ufficiale per il download gratuito.
- 18 -
Un importante prodotto finale del nostro progetto sarà un documento contenente un elenco di varie raccomandazioni tecniche per il progetto di possibili applicazioni
e funzionalità di alto livello basati sui modelli di reti studiati nel nostro progetto. Questa lista di raccomandazioni tecniche sarà l'argomento di un rapporto tecnico
che sarà divulgato nelle comunità scientifiche e tecniche interessate. Più specificatamente, i risultati algoritmici e di teoria dei giochi forniti dal nostro progetto
saranno discussi, rivisti e organizzati in modo da formare un utile quadro di lavoro che possa fornire le opportune linee guida per ottenere le soluzioni più efficienti
ed utilizzabili per diverse primitive di comunicazione o per altri compiti in funzione di particolari caratteristiche della rete considerata. Per esempio, in funzione del
grado di coordinamento dei nodi, della dimensione e della densità della rete, della mobilità dei nodi, del loro grado medio e della probabilità di errore, il nostro
quadro di riferimento indicherà i protocolli più efficienti (es. in base al trade-off tra costi di energia e tempo) per specifici problemi come quello del multicasting. La
riunione di progetto finale sarà prevalentemente dedicata alla revisione finale del materiale prodotto e dei prodotti finali realizzati. Questa riunione sarà
eventualmente organizzata nella forma di un convegno internazionale, dove anche ricercatori esterni al progetto avranno l'opportunità di presentare i loro contributi
su temi attinenti il progetto, fornendo in questa maniera un'ulteriore opportunità di scambio tra i partecipanti al progetto e la comunità scientifica e di
disseminazione dei risultati del progetto.
Testo inglese
The project will be coordinated by a Management Committee (MC), composed of one researcher per site, typically the responsible of the unit, and chaired by the
scientific coordinator of the project.
The MC will be in charge of planning and supervising the activities carried out during the project for the fulfillment of the required goals, following two primary
objectives:
1) fostering skill and know-how exchanges among the participants and encouraging research expertise cross-fertilization among the units;
2) contributing to the national and international progress on the related research themes, also promoting the collaboration of the participants to the project with the
open scientific community and the dissemination of the original results and simulation tools.
More specifically, the MC will meet at least once every 6 months for examining the project evolution, tuning the research activities and organizing the following
events:
Project meetings.
These plenary meetings will involve all the project participants. In general, they will consist of four sessions: a tutorial session, a presentation session, an open
discussion session and a final workgroup session.
A more detailed description of each session follows.
Tutorial session.
In order to encourage cooperation and joint research activities, during this session senior researchers will present surveys concerning the basic project issues,
outlining the current research directions and the fundamental open problems. Thematic sessions on issues related to the project will be possibly included, where
international experts will be invited to train young researcher giving tutorial lectures on the most recent developments and innovative techniques in specific contexts.
Presentation session.
Participants will present their research activities related to the project made at their sites or within project's working groups (see sessions below) and discuss the
achieved results.
Open discussion session.
This session will conclude the plenary part of the meeting; it will consist in an open discussion in which all the participants to the project and external invited experts
will openly discuss the results presented in the presentation session and outline the research directions to be pursued in the successive phases of the project, in order
to maximize the corresponding future impact. An important outcome of such a discussion will be the determination of concrete open problems, around which different
working groups will be formed, each leaded by a senior researcher.
Workgroup session.
In this session all the workgroups will meet in parallel. Each workgroup will have the possibility of making joint research on a specific research goal, and will define
its research agenda and the modalities for having a strong cooperation between the members of the group. In particular, workgroup meetings will be planned that are
described below. This session will be concluded with a final plenary discussion concerning eventual updates on the workgroups research activities.
Workgroup meetings.
They will be devoted to the continuation and consolidation of the workgroup research activities started during the project meetings. Each workgroup meeting will
most likely be held at the workgroup coordinator's site. It will involve only the members of the group and will be focused on the specific workgroup research goal. The
participants will present and discuss their advances on the workgroup themes, possibly reporting recent achievements obtained by the scientific community. Anyway,
most of the meeting will be dedicated to joint research among the workgroup members to get eventual progress and further push the research on the specific
workgroup research goal. We foresee at least one workgroup meeting for every milestone in which the workgroup will be active.
Exchange visits.
They will consist of visits of project participants to other units for maintaining and consolidating mutual collaborations between the units. They will include also visits
to international research centers (not participating to the project), where leading groups and researchers work on topics of interest for the project.
Concerning the time schedule, the project will consist of the following phases or milestones:
1) Milestone M1 (months 1-6):
definition of realistic algorithmic and strategic models for uncoordinated networks and determination of the main related open problems;
selection of the simulation tools to be used in the project activities;
start of co-operation between members of different sites to obtain the first results.
dissemination of the first results by means of publications in major related international conferences and tuning of the research directions as a function of the
foreseen relevance.
improvement of achieved results and consequent extension toward new research directions, depending also on the relevance feedback obtained by the scientific
community;
consolidation of the achieved results in more systematic integrated framework, production of surveys and final deliverables of the project.
A kick-off meeting at the beginning of the project will start activities of milestone M1; at the end of each milestone, a project meeting will be scheduled for examining
the project evolution and the achievements of the research activities obtained during the milestone, tuning the planned activities and starting the following milestone.
Each project unit will be in charge of organizing one of the project meetings.
The remaining part of this section will be dedicated to specify in more details the activities that will be carried out during each project milestone.
Milestone M1.
It will start with the initial "kick-off" project meeting. Such a meeting, according to the organization structure described above, will be mostly devoted to the
presentation of the state of the art on the main research topics and challenges of the project and to establishing a common and sound base of knowledge among the
project units. Although all units are involved in research activities related to the issues of the present project since several years and most of them have an already
established long-term cooperation, it is however important to further consolidate a common and coherent knowledge of all the considered research problems and of
the possible techniques for their solutions. The outcome of the open discussion session among all the project participants will be the definition of a series of
algorithmic and game theoretical frameworks and models able to realistically capture crucial optimization issues in uncoordinated networks. Such envisaged models
will address for instance the influence of social knowledge and interaction in the induced non cooperative games, the impact of social structure on wireless agents
movements and on the consequent induced topology, equilibria and incentive mechanisms for implementing efficient message delivery strategies in opportunistic
networks, dynamic mechanisms, robust protocols to develop trust among unknown entities of the system, efficient analysis of large social networks in order to derive
- 19 -
paradigms for robust protocol design, efficient wireless primitives, new paradigms of communication and distributed computation imposed by autonomicity and
uncoordination, the design and analysis of efficient, decentralized protocols for communication and collective computation, etc. Moreover, simulation aspects and
perspectives will be addressed. Different workgroups will then be formed around the various identified research topics and open problems and a coordinator will be
chosen among the senior project participants for each workgroup. The first six months of the project will be devoted to perform research on some specific goals
identified the various workgroups, each of which will organize at least one workgroup meeting during this milestone. Furthermore, during the milestone, based on
the early outcomes of the workgroup activities, the best simulation tools to be used for the project activities will be identified. We envision selecting at least two
simulation tools: a high-level one, in which fine-grained features of the network (e.g., wireless communication) are abstracted while macro features are carefully
modeled (e.g., node mobility), and a low-level one, in which typical features of the considered network (e.g., wireless communication) are carefully modeled.
High-level simulators are useful to understand general performance trends in very large and complex networks. On the other hand, due to the relatively long running
time, low-level simulators can be used only to simulate (with a much higher level of accuracy) specific, mid-sized scenarios (up to a few hundred of nodes). At the end
of milestone M1 (month 6 of the project) another project meeting will be organized for presenting the first results and disseminate them among all the project
participants.
Milestone M2.
It will start with the second project meeting. A specific plenary session is planned during which the simulation tools selected during milestone M1 will be presented to
all project partners. In particular, tutorial sessions will be organized to explain how to download, install, extend/integrate, and use, the selected simulation tools.
Furthermore, units and workgroups will present to all the participants the progresses achieved during the first 6 months of the project. The open discussion of these
results with the other project participants and experts invited to the meeting will give a first feedback on the relevance of the obtained results. Moreover, it will give
the possibility of tuning the focus of the research efforts, for example reformulating the research goals of some workgroups. It could happen that new research goals
are identified and new workgroups are formed.
Milestone 2 will be devoted to consolidate the obtained results and disseminate them to the open scientific community by means of publication in the major related
international conferences.
At the end of Milestone 2 a project meeting will be held to summarize and review the activities of the first year and plan the activities for the next year.
Milestone M3.
Milestone 3 will start after the project meeting closing the activities of the first year. In this meeting all the research activities and results produced during the first
year will be revised and new research directions will be identified, depending on the results obtained during the first year and on the general progress obtained in the
area by the scientific community. For instance, if good performances have been determined at equilibrium, the improvement of the achieved results in terms of
reduction of the gaps between the proven lower and upper bounds on the price of anarchy or stability will be pursued. On the other hand, whenever the performance
at equilibrium will be proven to be excessively pejorative, the investigation of proper incentive mechanisms to obtain some degree of coordination will be considered.
Finally, whenever research developments will call for further research efforts, innovative research directions, worth pursuing, will eventually be determinated. We
notice that at this step the participants will be able to benefit also of the relevance feedback obtained by the scientific community coming directly from the already
concluded review processes and from the involved external experts, who will be possibly invited for helping the participants in defining the second year research
guidelines of the project.
Milestone 3 will be devoted to improve results obtained in the previous milestones and extending them toward new research directions, depending also on the
relevance feedback obtained by the scientific community.
It will be concluded with a project meeting where all the project results will be presented and their integrations in a common framework will be discussed.
Milestone M4.
Milestone 4 will be devoted to the consolidation of all the achieved results into a systematic integrated framework. During the meeting that starts the milestone
activities all the project deliverables will be defined and organized, activities will be planned and tasks will be assigned to the various units for the production of the
related documents. As a consequence, the original contributions will be surveyed and the deriving final outcome and achievements of the project will be properly
organized to make them accessible via the official website. Also, the most significant algorithms/protocols and specific application scenarios implemented in the
simulators will be assembled in a software tool (the "demonstrator"), which will be made available on the official website for free download. An important final
deliverable of our project will consists of a final report containing a set of several technical recommendations for the design of possible high-level applications and
functionalities overlaying the network models studied in our project. This will be the subject of a technical report to be divulgated in the related Scientific and
Industrial Communities. More specifically, the algorithmic and strategic results provided by our project will be strongly discussed, revised and organized in order to
form a useful framework providing proper guidelines for obtaining the most efficient and suitable solutions for several communication primitives and tasks, depending
on the particular setting of the considered network features. For instance, depending on the degree of uncoordination, on the network size and density, node mobility,
average degree and fault probability, our framework will show the most efficient (as trade-off between energy and time costs) protocol solution for the multicasting
task.
The final project meeting will be prevalently devoted to the final revision of all the produced material and deliverables. Such a meeting will possibly be organized as
an international workshop where also researchers outside the project will have the opportunity of presenting their contributions concerning project themes, thus
creating a further opportunity of exchange between the project participants and the open scientific community and of dissemination of the project achievements.
13 - Ruolo di ciascuna unità operativa in funzione degli obiettivi previsti e relative modalità di
integrazione e collaborazione
Testo italiano
Discutiamo innanzitutto i ruoli previsti da ciascuna unità di progetto e quindi le attività e le strategie per la loro integrazione e collaborazione.
L'unità I (Univ. di L'Aquila) investigherà diversi problemi della teoria dei giochi algoritmica che sorgono dall'analisi e progettazione di reti non coordinate,
enfatizzando gli aspetti derivanti dalla loro natura evolutiva e dalla tecnologia wireless soggiacente, ovvero la mobilità degli agenti, la variazione della topologia e
dei costi di comunicazione, l'informazione incompleta, la comunicazione opportunistica e la natura multicriterio degli obiettivi sociali del sistema.
L'interesse principale sarà determinare soluzioni strategiche efficienti lungo i due fondamentali scenari della teoria dei giochi algoritmica:
1) Equilibri: ci concentreremo prevalentemente su giochi di condivisione di costo e ottimizzazione in reti di comunicazione, con speciale attenzione al calcolo di
equilibri (in rif. a diversi tipi di equilibrio) e alla velocità di convergenza, ovvero all'analisi delle prestazioni dopo un numero limitato di mosse egoistiche. Per
catturare meglio la natura decentralizzata e non cooperativa delle reti non coordinate, considereremo diverse estensioni del modello base, quali l'influenza di una
conoscenza sociale incompleta tra gli agenti, gli aspetti legati alle reti wireless e alla mobilità nel routing egoistico e nelle comunicazioni opportunistiche, ed infine
nozioni alternative più lungimiranti di razionalità degli agenti egoisti.
2) Meccanismi: ci proponiamo di progettare meccanismi dinamici veritieri, recentemente definiti, per risolvere problemi classici di ottimizzazione di reti, definiti su
un grafo in continua evoluzione che modella la rete non coordinata soggiacente.
3) Comunicazioni wireless e mobilità: intendiamo investigare come applicare o adattare le tecniche algoritmiche classiche allo sviluppo di nuove strategie di routing
efficienti per comunicazioni wireless e opportunistiche.
4) Attività sperimentale e di simulazione: se possibile o suggerito dai risultati ottenuti, in collaborazione con le altre unità, completeremo gli studi analitici
corredandoli con un'attività sperimentale e di simulazione, per valutare l'impatto pratico ed applicativo delle soluzioni proposte.
Per la descrizione estesa di tali problematiche si veda il modello B dell'Unità I.
Vorremmo comunque sottolineare il ruolo cruciale sulla prevista attività di ricerca che verrà giocato dall'interazione con le unità II, III e IV.
Infine, uno dei compiti primari dell'unità I è coadiuvare il Comitato di Gestione nella pianificazione ed organizzazione degli eventi comuni del progetto (incontri,
visite, etc) e nella coordinazione dell'attività scientifica. È anche previsto lo sviluppo di un sito web ufficiale del progetto dove i principali risultati, documenti e
risorse distribuibili saranno condivisi tra i partner del progetto e con la comunità scientifica esterna.
L'Unità II (IIT-CNR Pisa) contribuirà alle attività del progetto con le sue conoscenze nel campo della modellazione delle reti wireless e della mobilità, progetto di
sistemi basati su incentivi per reti wireless, e calcolo di equilibri di Nash, e più in generale con conoscenze nel campo dell'algoritmica e della complessità
computazionale.
In particolare, l'unità parteciperà attivamente alla definizione di scenari di reti pervasive non-coordinate in cui comportamenti non-cooperativi da parte degli utenti
siano probabili/possibili. Gli scenari considerati spazieranno dalle reti mesh alle reti veicolari, dalle reti di sensori alle reti opportunistiche. Una volta definiti tali
- 20 -
scenari, verranno definiti modelli delle loro caratteristiche più rilevanti, cercando di trovare il compromesso ottimale fra l'accuratezza dei modelli e la loro
trattabilità da un punto di vista analitico. Una parte fondamentale nella definizione dei sopraccitati modelli sarà lo studio e la caratterizzazione della mobilità degli
utenti, e del grado di relazioni sociali fra di essi.
Una volta definiti tali scenari ed i relativi modelli, le attività di ricerca consisteranno principalmente nello studio degli effetti della non-cooperazione fra gli utenti
sulle prestazioni della rete. In particolare, considereremo tali effetti focalizzando la nostra attenzione sui diversi livelli della pila protocollare, spaziando dal livello
applicativo fino al livello MAC (Medium Access Control).
Considereremo inoltre le interazioni tra protocolli ai diversi livelli della pila protocollare, interazioni che potrebbero essere sfruttate da un utente non-cooperativo
per migliorare le proprie prestazioni a discapito di altri utenti. Nel caso di effetti negativi identificati sulle prestazioni, causati dalla non cooperazione, studieremo
meccanismi basati sulla presenza di incentivi per stimolare gli utenti della rete a comportarsi in modo cooperativo. Una sfida che affronteremo durante questa fase
sarà lo studio di meccanismi basati su incentivi in un ambiente distribuito, in cui l'infrastruttura su cui far affidamento è molto ridotta o addirittura assente.
Inoltre, L'unità di ricerca IIT-CNR sarà fortemente coinvolta nella selezione dei migliori tool di simulazione da impiegare nelle attività del progetto (Fase M1). Tale
unità possiede una considerevole esperienza nella simulazione di reti wireless, avendo progettato ed implementato diversi simulatori di alto livello per stimare la
performance di protocolli per tali reti. Recentemente, abbiamo anche impiegato un simulatore di rete di basso livello (GNTeTs) per stimare le performance di vari
algoritmi e protocolli di rete, dallo scheduling STDMA del livello MAC alla condivisione di risorse P2P al livello di applicazione. I tool di simulazione selezionati
saranno pesantemente impiegati per meglio caratterizzare gli andamenti delle performance e/o ottimizzare l'esecuzione dei protocolli durante tutti gli stadi del
progetto.
Per una descrizione dettagliata delle attività dell'Unità II, si veda il corrispondente modello B. Attività di ricerca congiunte su tali temi sono inoltre previste con tutte
le altre unità di progetto.
L'Unità III (Univ. di Salerno) si concentrerà sullo studio di nuovi modelli di cooperazione ispirati ai mercati, ai sistemi biologici o ad altri sistemi complessi su larga
scala, caratterizzati dall'assenza di un coordinamento centrale. Il contributo dell'unità si svilupperà lungo tre linee differenti.
1) Meccanismi: studieremo meccanismi di prezzi/incentivi che possano indurre la cooperazione tra agenti diversi. In particolare, ci concentreremo su semplici
meccanismi online che possano essere implementati in reti non coordinate, altamente dinamiche costituite di nodi con scarse risorse. Inoltre, studieremo se nel
contesto delle reti non coordinate sia possibile implementare meccanismi anche rispetto a concetti di soluzione più deboli dell'affidabilità. Per esempio, studieremo
problemi specifici in cui è possibile implementare funzioni globali anche se alcuni agenti non collaborano correttamente con il sistema.
2) Studieremo come la cooperazione tra i nodi e l'ambiente, e tra un nodo e l'altro, possa influenzare l'efficienza del sistema. A questo scopo, considereremo nozioni
di equilibrio diverse dall'equilibrio di Nash, come gli equilibri correlati (EC) e gli equilibri "strong" (ES), che possono caratterizzare gli equilibri anche quando
esiste una (limitata) cooperazione tra i nodi. Useremo gli EC per modellare sistemi dove, anche in assenza di un'autorità centrale che controlli il comportamento dei
singoli agenti, esiste comunque un'autorità di coordinazione "debole" con una visione globale del sistema e capace di suggerire agli agenti comportamenti
cooperativi che essi sono liberi di accettare o meno. Tale modello è un buon compromesso tra la rigidità di una rete regolata centralmente e l'anarchia di una rete
totalmente non coordinata. Per esempio, l'attività di una tale entità di coordinazione "debole" può essere identificata con il supporto che una infrastruttura immersa
nell'ambiente può dare agli utenti mobili che lavorano nella sua area. La nostra ricerca studierà il prezzo della stabilità degli EC per valutare quanto la presenza di
un'entità di coordinazione "debole" possa far guadagnare in termini di efficienza globale del sistema.
Gli ES, invece, sono soluzioni in cui nessuna coalizione di agenti può trarre profitto deviando in modo congiunto. È un concetto di equilibrio molto forte, posseduto
solo da pochi giochi.
Considereremo equilibri con nozioni più deboli di coalizioni (come numero limitato di nodi, o assenza di pagamenti esterni), e studieremo il prezzo dell'anarchia e
della stabilità per fondamentali classi di giochi.
3) Fiducia e Sicurezza: studieremo il problema di indurre la fiducia tra componenti differenti di un sistema, che probabilmente non si conoscono, anche in presenza
di comportamenti egoistici. Il nostro obiettivo è progettare semplici protocolli che possano essere eseguiti anche su dispositivi con risorse limitate, dove la
cooperazione è un equilibrio stazionario anche in presenza di comportamenti egoistici e maliziosi. Studieremo anche il problema di progettare meccanismi basati
sulla reputazione e che sono resistenti ad attacchi basati sulla creazione di false identità o di cloni.
Per la descrizione dettagliata di queste linee di ricerca si veda il modello B dell'Unità III. Comunque, sottolineiamo il ruolo fondamentale nello sviluppo dell'attività
di ricerca costituito dalle interazioni con le unità I, II e IV.
L'Unita IV (Univ. TOR VERGATA, Roma) avrà un ruolo di co-leadership nel proporre un approccio strutturale allo studio di reti wireless dinamiche e/o mobili i cui
nodi sono privi di coordinamento centralizzato. Ci proponiamo di comprendere i limiti estremi ai quali può essere spinta la teoria delle reti mobili e di progettare
soluzioni algoritmiche innovative, efficienti e robuste per alcuni dei problemi basilari definibili in tali ambienti, quali disseminazione e aggregazione dei dati. Inoltre,
in cooperazione con le unità CNR-IT e ROMA1, selezioneremo (ed eventualmente svilupperemo) opportuni tool software di mobilità.
Ci concentreremo sostanzialmente su scenari in cui le entità locali (i nodi) non hanno conoscenza alcuna della rete e non esiste un'autorità centrale in grado di
coordinarli. In tal senso, considereremo un ambiente di rete totalmente distribuito.
Il nostro approccio algoritmico si fonda su una modellazione astratta ma accurata dell'ambiente wireless nella sua evoluzione e comprendente le interazioni fra le
entità e la loro mobilità. Esso utilizza metodi complementari, fra i quali:
a) argomentazioni basate sulla presenza di avversari dinamici e/o random;
b) modelli di mobilità ispirati dalle reti sociali;
c) teoria dei giochi e meccanismi algoritmici di rewarding per il comportamento egoistico dei nodi/agenti.
Un'importante fonte di ispirazione della nostra ricerca è nello studio delle reti mobili opportunistiche dove la comunicazione dei dati si basa fortemente sulla mobilità
dei nodi.
Ci proponiamo poi di sviluppare nuovi modelli (ad es. per la mobilità dei nodi), ed anche opportuni tool software continuando lo sviluppo del tool Momose, che
saranno adottati dalla ricerca futura.
Un ulteriore importante contributo sarà quello di fornire un insieme coerente di raccomandazioni tecniche tangibili per la progettazione di protocolli di
comunicazione sulle suddette reti wireless reali.
Il ruolo di leadership su tale ricerca verrà condotto in stretta collaborazione con le unità II e V. I membri di tali unità rappresentano un punto di riferimento
ufficialmente riconosciuto dalla comunità scientifica su questa importante tematica teorica.
La ricerca condotta dall'Unità V (Univ. LA SAPIENZA, Roma) verterà sul ruolo delle interazioni sociali nella comunicazione e nel calcolo distribuito in reti
pervasive di agenti non coordinati. In particolare, l'unità condurrà uno studio approfondito della struttura di reti sociali di interesse pratico nelle tecnologie
dell'informazione e della comunicazione, al fine di dedurre paradigmi efficienti e distribuiti per il calcolo e la comunicazione in reti pervasive.
Nello specifico, verranno perseguiti i seguenti obiettivi:
1) Analisi di aspetti importanti ma meno conosciuti della struttura di grandi reti sociali emergenti nelle applicazioni basate su Internet e il Web. Lo scopo è
comprendere l'impatto della struttura interna di tali reti sul loro comportamento, in particolare per quanto riguarda le prestazioni, l'efficienza e la robustezza. La
novità del nostro approccio riguarderà sia gli aspetti considerati che le tecniche algoritmiche che saranno sviluppate per affrontarli.
2) Progetto e analisi di strategie semplici, efficienti e scalabili per la realizzazione di computazioni distribuite in reti pervasive, basate soltanto su primitive locali di
comunicazione.
3) Progetto e analisi di protocolli efficienti, dinamici e distribuiti che realizzino semplici primitive di comunicazione necessarie al funzionamento delle reti pervasive
(quali la comunicazione uno a tutti o uno a molti) in contesti in cui la topologia della rete sottostante possa mutare in tempo reale. Si studierà altresì il problema
dell'allocazione efficiente delle risorse di banda nel caso specifico di reti pervasive basate su tecnologie senza fili.
Come ampiamente descritto nel Mod. B dell'unità V, l'attività di ricerca relativa ai punti precedenti vedrà un'importante attività di modellazione e di simulazione di
scenari pervasivi realistici. A tale fine, l'attività simulativa della nostra unità verterà su scenari pervasivi basati su reti wireless di sensori.
La ricerca verrà condotta in collaborazione con le altre unità di progetto, tra le quali l'Unità IV per il perseguimento degli obiettivi 2) e 3).
Più in generale, uno degli obiettivi di questa unità è unire le proprie competenze con quelle complementari delle altre unità allo scopo di coprire l'ampio ventaglio di
conoscenza necessario per perseguire gli obiettivi di progetto e quelli specifici dell'unità.
Come già osservato, grazie alla partecipazione delle principali università italiane e centri di ricerca impegnate su tali tematiche, l'ambizione della nostra proposta è
quella di dare un contributo rilevante allo stato di avanzamento nazionale e internazionale sui tali argomenti di grande interesse, da un punto di vista teorico e
pratico. Sarà possibile ottenere ciò sviluppando direttive/strategie/protocolli utili per la progettazione e la gestione di reti non coordinate, ad-hoc ed opportunistiche,
nell'immediato futuro, e creando un background scientifico comune tra tutte le persone coinvolte, in modo tale da incentivare il progresso scientifico, la
collaborazione, la formazione, la mobilità e la divulgazione.
In tal modo le attività pianificate avranno l'obiettivo di unire esperienze e competenze di tutti i partecipanti al progetto per collaborare in un approccio unificante. In
particolare, il progetto consisterà in :
1) attività di ricerca congiunte focalizzate all'integrazione di diverse capacità e esperienze per trattare problemi pratici rilevanti in reti non coordinate;
2) scambio attivo di ricercatori tra i diversi siti;
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3) formazione di studenti di dottorato e giovani ricercatori che lavorano nei diversi siti.
Tali obiettivi saranno raggiunti tramite incontri di progetto, specifiche riunioni delle unità che coinvolgono partecipanti di siti diversi su uno specifico obiettivo di
ricerca comune e visite di ricerca per consolidare la collaborazione tra le unità, come descritto nel paragrafo precedente.
Speciale attenzione sarà rivolta alla formazione di giovani ricercatori, pianificando tutorial durante gli incontri di progetto tenuti da ricercatori, anche invitati,
esperti nelle aree del progetto. Inoltre, l'attività dei giovani ricercatori sarà condotta all'interno di gruppi di lavoro seguiti da membri esperti, con discussioni aperte
durante le riunioni sui risultati ottenuti.
Testo inglese
We first discuss the envisaged role of each single project unit and then describe the activities and strategies for their integration and collaboration.
Unit I (Univ.L'Aquila) will address different algorithmic game theoretic problems arising in the analysis and design of uncoordinated networks, emphasizing the
aspects deriving from their evolutionary nature and the underlying wireless technology, i.e. the agents mobility, the topology and communication costs variations, the
incomplete information, the opportunistic communication, and the multi-criteria nature of the social objectives of the system.
The main concern will be on the determination of efficient strategic solutions along the two fundamental algorithmic game theoretical scenarios:
1) Equilibria: we will basically focus on cost sharing and optimization games in communication networks, with special concern both to the computation of equilibria
(with respect to different solution concepts), and to the speed of convergence, that is the determination of the performances after a limited number of selfish moves.
Various extensions of the basic framework to better capture the decentralized and non-cooperative nature of uncoordinated networks will be considered, including the
influence of an incomplete social knowledge among the agents, wireless and mobility aspects in selfish routing and opportunistic networking, and finally alternative
and more farsighted notions of the selfish agents' rationality.
2) Mechanisms: here, we plan to focus our attention onto the innovative research line of designing dynamic truthful mechanisms for solving classical network
optimization problems defined on a continuously evolving graph modeling the underlying uncoordinated network.
3) Wireless access and mobility: we aim to investigate how classical algorithmic techniques can be applied or adapted to the development of new efficient routing
strategies for wireless communications and opportunistic networking.
4) Simulation and experimental activity: when allowed or suggested by the achieved results, we will complete, in collaboration with the other units, our analytical
studies with a simulation and experimental activity in order to evaluate the practical and applicative impact of the proposed solutions.
The detailed description of such issues are given in the B form of Unit I. However, we here emphasize the envisaged crucial role on the related research activity that
will be played by the interactions with the units II, III and IV.
Finally, one of the main tasks of Unit I is to assist the Management Committee in planning and organizing the common events of the project (meetings, visits, etc) and
coordinating the scientific activity. It is also planned the development of an official WEB site of the Project where the main results, documents and deliverables will be
shared by the partners and with the external scientific community.
Unit II (IIT-CNR PISA) will contribute knowledge in the field of wireless network modeling, mobility modeling, design of incentive mechanisms for wireless networks,
and Nash equilibria computation, as well as more general knowledge in the field of algorithmic and computational complexity.
More specifically, Unit II will be involved in the definition of scenarios of forthcoming uncoordinated, pervasive networks in which non-cooperative user behaviour is
likely to arise, taking into account application scenarios ranging from wireless mesh networks to vehicular networks, from wireless sensor networks to opportunistic
networks. Once a few reference scenarios will be identified, suitable models of their relevant features will be defined, trying to optimally address the tradeoff between
model accuracy and analytical tractability. A prominent part in the model definition will be played by the study and characterization of user mobility patterns and
social relationships between different users. After that scenarios and relative network/user models will be defined, the core of the research activity will consist in the
study of the effects of non-cooperative user behaviour on the performance of network protocols. In particular, we will analyze the effect on non-cooperation between
users at different layers of the network protocol stack, ranging from the MAC (Medium Access Control) up to the Application layer. In our analysis we will also
consider interactions between protocols at different levels of the network stack, interactions that can be exploited by a non-cooperative user to further increase its
selfish utility. In cases where disruptive effects caused by non-cooperating network users will be identified, we will study incentive-based mechanisms aimed at
enforcing cooperative behaviour between users. A major challenge during this stage will be the design of incentive mechanism in distributed settings, where no or
only limited infrastructure is typically available. Furthermore, this research unit will be actively involved in the selection of the best simulation tools to be used in the
project activities (Milestone M1). IIT-CNR research unit has a considerable experience in wireless network simulation, having designed and implemented several
high-level simulators to estimate wireless network protocol performance. More recently, we have also used a low-level network simulator (GTNeTs) to estimate
performance of a variety of network protocols and algorithms ranging from STDMA scheduling at the MAC layer, to P2P resource sharing at the overlay layer. The
selected simulation tools will be extensively used to better characterize performance trends and/or optimize protocol execution during all the stages of the project. For
a more detailed description of Unit II research activities within the proposed project, see the corresponding B form. Joint research activities on this themes are
foreseen with all the other project units.
UNIT III (Univ.Salerno) will focus on the study of new models of cooperation inspired to markets, biological systems and other large scale complex systems
characterized by the lack of a central coordination.
Its contribution will follow three different lines.
1) Mechanisms: we will study pricing/incentives mechanisms that can induce nodes to cooperate. We will focus on simple online mechanisms that can be run in highly
dynamic, uncoordinated networks consisting of severe resource-constrained nodes.
Moreover, we will study whether in the setting of uncoordinated networks it is possible to implement mechanisms with respect to solutions concepts weaker than
truthfulness. For example, we will study particular cases where global functions can be implemented even if some agents do not correctly cooperate with the system.
2) We will study how cooperation among nodes and the environment and among a node and another can influence the efficiency of the system. To this aim, we will
consider other solution concepts than Nash Equilibria that can characterize equilibria even when there exists a (limited) cooperation among the nodes, such as
Correlated Equilibria and Strong Equilibria.
We will use Correlated Equilibria to model systems where, even if there is no central authority that can dictate the behaviour of its nodes, there exists a "soft"
coordinator that has a high level vision of the whole system and can suggest them cooperating behaviours that nodes can accept or not. This model is a good
compromise between the rigidity of a centrally regulated network and the anarchy of a completely uncoordinated network. For example, you can see this soft
coordination as the support that a pervasive infrastructure embedded in the environment can give to mobile users that are working in its area. We will analyze the
Price of Stability of Correlated Equilibria to evaluate how much the presence of a "soft" coordinator can help in terms of global efficiency of the system.
Strong Equilibria, instead, are solutions in which no coalition of agents can profit by globally deviating. This is a very restricted concept and few games have such
equilibria. We will consider equilibria for weaker notions of coalitions (e.g., limited number of nodes, no side-payments) and will study the Price of Anarchy and the
Price of Stability for fundamental classes of games.
3) Trust and Security: we will study the problem of developing trust among different, maybe unknown, parts of the system even in presence of selfish behaviours.
Our objective is to design simple protocols that can be run on resource-constrained nodes, where cooperation is a stationary equilibrium even in presence of
malicious and selfish agents. We also consider the problem of designing reputation-based mechanisms that are resistant to false-name bids and/or sibyl attacks.
The detailed description of such issues are given in the B form of Unit III. However, we here emphasize the envisaged crucial role on the related research activity that
will be played by the interactions with the units I, II and IV.
Unit IV (Univ.Rome "Tor Vergata") will co-lead the challenging task of building a coherent foundational framework for dynamic and mobile wireless networks. As
described in the relative B Form, we aim at taking up the challenge of building a coherent foundational framework for dynamic and mobile wireless networks with no
presence of centralized coordination. We want to understand the fundamental limits to which dynamic-mobile networking can be pushed and to engineer novel,
efficient
and robust algorithmic solutions to some of the most basic important problems such as data propagation and aggregation. Furthermore, the most promising protocols
will be experimentally validated thanks to software tools in strong cooperation with the IT-CNR and ROMA1 teams.
We will mainly focus on scenarios where local entities (i.e. nodes) have no global knowledge of the
network and there is no central authority coordinating nodes. So, we consider a fully-distributed, uncoordinated network framework.
Our algorithmic design will necessitate abstract but quite accurate modelling of wireless networks, interactions, evolution and mobility, using complementary
methods like
(a) dynamic adversarial arguments,
(b) mobility models inspired by social networks,
(c) Game Theory and Algorithmic Rewarding Mechanisms for copying with the
selfish behaviour of nodes.
Furthermore, we are interested in opportunistic mobile networks where data communication relies on node mobility too.
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Our objectives would be to develop novel models (e.g. for node mobility) - and suitable software tool by continuing the development of the Momose tool - which will
be adopted by future research. Also, an important contribution would be to come up with a coherent set of tangible technical recommendations for algorithmic
protocol design which could drive real wireless networking.
This leading role will be performed in strong cooperation with units II and V. Currently, the members of such units represent one of the top-level research teams on
this important theoretical issue in the international scientific community.
Unit V (Univ.Rome "La Sapienza") will address the role of social interaction and its impact on communication and collective computation in pervasive networks of
possibly wireless, uncoordinated agents. In particular, this unit will perform the study and in-depth analysis of the structure of social networks arising in practice in
order to derive efficient paradigms for decentralized, uncoordinated computation and communication in pervasive networks.
More specifically, the unit will pursue the following goals:
1) Mining the inner structure of large social networks arising in Web and Internet applications, in order to infer important aspects of their inner structure and their
impact on performance, efficiency and fault tolerance exhibited by these networks. Here, the novelty concerns both the structural aspects we will consider and the
algorithmic techniques necessary to investigate them.
2) Providing simple, efficient, scalable strategies to perform collective computational tasks over a subnet in a pervasive network, using only local communication
based on proximity relationships. This is a scenario of great interest in pervasive networks, due to the widespread presence of wireless, ad-hoc segments lacking a
global routing infrastructure.
3) Designing efficient, dynamic, distributed protocols to implement simple communication primitives, such as broadcasting, for realistic scenarios of interest in
pervasive networks, in which topology may change during protocol execution. A further goal is characterizing necessary conditions, e.g., in terms of required node
capabilities, under which these problems can be addressed efficiently. Finally, we shall consider the efficient allocation of bandwidth resources in wireless, pervasive
network segments.
As described more in detail in Unit V's B form, the research pertaining the points mentioned above will foresee an important presence of modelling and simulation
activity, in realistic pervasive settings. To this end, the focus of our unit in this respect will be on simulation scenarios of wireless sensor-based pervasive scenarios.
The detailed description of our work is provided in B form of our unit. We will conduct our research in cooperation with the other sites, among which Unit IV in
relationship to points 2) and 3) listed above.
More in general, we aim to join our expertise with the complementary ones of the other units, in order to cover the wide spectrum of technical competences required
to address the research issues of the project in general and our specific goals in particular.
To this aim, we plan to:
(1) Execute joint research activity in order to address specific, relevant problems of our research activity.
(2) Cooperate with partners in the training of PhD students and young researchers working at different sites.
(3) Perform dissemination activity, e.g., through the organization of seminars involving influential researchers in the areas of interest for the project.
As already observed, thanks to the participation to the project of the major Italian universities and research centers working on these challenges, the ambition of our
proposal is to give a significant contribution to the national and international advance on these leading themes, both from an analytical and practical point of view.
This will be accomplished by providing directives/strategies/protocol useful for the design and management of uncoordinated, ad hoc and opportunistic networks in
the immediate future, and creating a common scientific background among all the involved people, in such a way that scientific progress, collaboration, training,
mobility and dissemination will be strongly encouraged.
Planned activities will thus aim to join expertise and competences of all the participants of the project to work together in a unifying framework. In particular, the
project will result in:
(1) jointly executed research activities focusing on the integration of the different skills and expertise for coping with practical relevant problems in uncoordinated
networks;
(2) active exchange of researchers between the different sites;
(3) training of PhD students and young researchers working at different sites.
These objectives will be accomplished by means of plenary project meetings, specific workgroup meetings involving participants of different sites working on a
specific common research goal and research visits to consolidate the collaboration between the units, as described in the previous section. A special attention will be
devoted to the training of young researchers, planning tutorial lectures during project meetings held by senior participants of the project and by invited researchers
internationally recognized as experts on areas related to the project. Moreover, activities of young researchers will be conducted into workgroups leaded by senior
members, with open discussions of the related achievements during the meetings.
14 - Risultati attesi dalla ricerca, il loro interesse per l'avanzamento della conoscenza e le eventuali
potenzialità applicative
Testo italiano
La proposta vuol contribuire allo sforzo internazionale di ricerca che porterà a una comprensione più profonda delle reti di prossima generazione, caratterizzate da
una moltitudine di dispositivi computazionali autonomi e mobili. Il livello di decentralizzazione, la mancanza di coordinamento e il dinamismo di queste reti rendono
inadeguate le soluzioni tradizionali utilizzate per le reti cablate e richiedono la progettazione di nuovi modelli e protocolli.
In seguito riassumeremo i nostri scopi di ricerca, evidenziando i risultati attesi e descrivendo possibili scenari applicativi. La nostra descrizione sarà organizzata
lungo le quattro linee di ricerca della nostra proposta (si veda l'abstract).
1) Impatto del comportamento egoista e della mancanza di cooperazione sulle prestazioni delle reti.
Lo scopo principale è modellare ed analizzare le conseguenze del comportamento non coordinato ed egoista degli utenti sulle prestazione delle reti.
Progettazione e gestione di reti non coordinate.
Uno dei contributi principali della ricerca sarà una profonda indagine degli aspetti algoritmici che sorgono nella progettazione di protocolli di base per le reti, quali
routing, broadcasting, aggregazione dati, condivisione risorse in reti P2P, ecc. Per ognuno considereremo diverse problematiche, quali esistenza di equilibri, prezzo
dell'anarchia e stabilità e, infine, tempo di convergenza a un equilibrio. Questo consentirà di valutare l'impatto dell'assenza di un coordinamento centrale, e potrà
facilitare la classificazione delle diverse topologie di rete sulla base della loro capacità di supportare il comportamento autonomico delle parti. Ciò aiuterà a fornire
linee guida per la progettazione di reti decentralizzate più robuste e efficienti.
Giochi di posizionamento.
Si tratta di modelli capaci di rappresentare numerose problematiche che sorgono all'interno delle reti non cooperative, quali la competizione per l'accaparramento
delle risorse, la localizzazione di servizi strategici, la creazione di connessioni wireless, etc. Esempi di giochi di posizionamento sono quelli di Voronoi e di
isolamento. Tali giochi, pur affondando le loro origini agli inizi del secolo scorso, sono stati considerati quasi esclusivamente nel caso di due giocatori per i quali
determinare l'esistenza di strategie vincenti.
Nella nostra ricerca, andremo a considerare questi giochi in ambienti multi-giocatore e ne studieremo l'esistenza e l'efficienza degli equilibri di Nash. Riteniamo che
le tecniche di analisi così elaborate possano fornire un valido strumento di supporto per capire fino a che punto il compito di effettuare scelte progettuali all'interno
di processi di creazione di reti di comunicazione, così come in quelli di posizionamento dei servizi, possa essere delegato a utenti egoisti senza compromettere
l'efficienza del sistema risultante.
Meccanismi dinamici e online.
Studieremo meccanismi dinamici e online per problemi di ottimizzazione su grafi, convinti che questi possano giocare un ruolo significativo nelle reti di prossima
generazione. Abbiamo in progetto di classificarli sulla base di diverse misure, quali il rapporto di approssimazione o la complessità temporale. In particolare, per
problemi risolubili in tempo polinomiale, ci aspettiamo di progettare algoritmi efficienti per mantenere sia una soluzione ammissibile che uno schema di pagamento.
L'analisi dei meccanismi dinamici potrebbe portare, ad esempio, alla progettazione di protocolli di servizi di rete per transazioni online in contesti dinamici che
scaturiscono naturalmente nelle reti non coordinate e pervasive. In particolare, ci concentreremo su meccanismi semplici e frugali in modo che i protocolli
corrispondenti possano essere eseguiti persino su dispositivi dotati di risorse limitiate.
- 23 -
Fiducia e sicurezza nelle reti pervasive.
I sistemi pervasivi sono facilmente accessibili da chiunque ed è impossibile garantire che ogni nodo si comporti correttamente. Pertanto i nodi potrebbero dover
interagire con altri a loro sconosciuti e dei quali non si fidano. Si consideri, per esempio, il caso di reti di sensori wireless impiantate nella stessa zona da
organizzazioni diverse. In tale caso, ogni singola rete potrebbe migliorare significativamente la propria efficienza cooperando con le altre. Per esempio, si potrebbe
ottenere un risparmio energetico nel routing facendo trasmettere ai sensori di una rete messaggi provenienti dai sensori di un'altra. Più in generale, vogliamo che i
nodi appartenenti a reti diverse possano interagire e unire le loro forze, persino quando essi perseguono egoisticamente obiettivi diversi. A questo scopo,
richiederemo strategie che possano convincere i nodi a fidarsi dei loro vicini, anche se sconosciuti. In particolare, cercheremo protocolli semplici e online che
possano essere eseguiti persino su nodi dotati di risorse limitate.
2) Mobilità degli utenti e comunicazione wireless.
In tale ambito progetteremo e analizzeremo protocolli decentralizzati, efficienti e scalabili, che implementino sia primitive di comunicazione di base, che controlli
distribuiti e/o generici task computazionali in reti pervasive. Svilupperemo soluzioni che sfruttino la comunicazione opportunistica e siano robuste su canali di
comunicazione altamente dinamici, quali quelli wireless e mobili.
Routing opportunistico e controllo totalmente decentralizzato in reti pervasive.
Come già illustrato, il routing opportunistico si basa su meccanismi epidemici, sotto l'implicita assunzione che gli utenti della rete cooperino volontariamente gli uni
con gli altri. Tuttavia, nel contesto di reti non coordinate, un utente egoista potrebbe non essere interessato a ricevere/memorizzare/ritrasmettere dati per conto di
altri utenti (ciò contribuisce solamente alla riduzione delle risorse energetiche o di comunicazione, senza alcun beneficio immediato per l'utente). Per quanto ne
sappiamo, gli effetti del comportamento non cooperativo degli utenti sulle prestazioni di una rete opportunistica non sono stati ancora analizzati. Ci aspettiamo che la
nostra ricerca fornisca una comprensione profonda degli effetti dovuti alla presenza di (una parte di) utenti non cooperativi sulle prestazioni di una rete
opportunistica. Nel caso in cui tali effetti siano negativi, ci aspettiamo di progettare meccanismi basati sugli incentivi al fine di stimolare un comportamento
cooperativo da parte degli utenti.
Un altro obiettivo è la progettazione e l'analisi (anche sperimentale) di algoritmi efficienti per attività di controllo e/o generici task computazionali totalmente
decentralizzati, basati su meccanismi di routing opportunistico, progettati per adattarsi a overhead computazionali e di comunicazione tassativi e operare sulla base
di una conoscenza locale della rete. Ci concentreremo sulla stima accurata e sul mantenimento di sinossi statistiche compatte per descrivere aspetti importanti dello
stato del sistema e per tenere traccia di eventi importanti nel tempo, in particolare, eventi frequenti o statistiche correlate.
Modelli di mobilità.
Uno dei maggiori obiettivi è modellare nuove strategie per reti avversariali (modelli di mobilità) e fornire risultati algoritmici e limitazioni inferiori per i task di
comunicazione di base. Più nello specifico, pensiamo di introdurre vincoli temporali e geometrici all'interno del processo dinamico causato dai cambiamenti
topologici della rete di partenza. Prevediamo di studiare il tempo di completamento e la complessità energetica del broadcasting e di altri task di comunicazione di
base. Desideriamo stabilire limitazioni teoriche di alcuni costi energetici fondamentali prodotti dal broadcasting e da altre primitive di comunicazione di base.
Studieremo anche il problema di definire modelli di movimento realistico nel contesto delle reti mobili opportunistiche, dove i movimenti dei dispositivi sono
determinati da esseri umani. L'innovazione nel nostro approccio si basa sulla considerazione che i dispositivi mobili coinvolti dipendono da esseri umani e dalle loro
relazioni sociali (maggiori dettagli sono forniti nella descrizione dei risultati della linea 3).
3) Influenza sociale.
Il principale fine è la determinazione dell'influenza della conoscenza sociale sul comportamento degli utenti, e dunque sulla mobilità/topologia e sulle prestazioni del
sistema.
Conoscenza sociale incompleta.
Come già osservato, la tradizionale assunzione secondo cui i giocatori dispongono di informazioni complete per il calcolo delle loro strategie è inammissibile in reti
mobili e altamente decentralizzate. In tale scenario gli utenti hanno spesso soltanto un quadro parziale o locale di ciò che sta succedendo. A fronte di queste
limitazioni, è necessario introdurre modelli raffinati capaci di esprimere diversi livelli di conoscenza incompleta tra i giocatori. Tali modelli possono anche fornire
uno strumento valido per ridurre la complessità del calcolo di equilibri, che si è rivelato arduo (NP- o PLS-completo) in molti giochi di interesse e persino nella
nozione più generica di equilibrio in strategie miste (PPAD-completo) nel caso base di due giocatori. Un approccio interessante e promettente, basato su grafi di
conoscenza sociale, è stato già proposto da alcuni membri del progetto. In tali grafi c'è un nodo per ogni giocatore ed esiste un arco diretto se e solo se il giocatore i
è a conoscenza dell'esistenza di j e della strategia da esso scelta. I grafi di conoscenza sociale (così come ogni altro possibile modello per l'informazione incompleta)
possono essere usati sotto due diverse prospettive complementari. Da una parte, essi possono scaturire come proprietà contingente del gioco sotto indagine,
richiedendo che l'analisi dell'efficienza degli equilibri di Nash venga svolta in questo modello raffinato. Dall'altra, un grafo di conoscenza sociale può essere
appositamente determinato in modo da indurre equilibri di Nash che possano essere calcolati efficientemente e le cui prestazioni siano ragionevolmente paragonabili
a quelle delle soluzioni ottime centralizzate. Contiamo di dedicare una cospicua attenzione a quest'ultimo approccio in varie tipologie di retie estendendo l'uso dei
grafi di conoscenza sociale ai nuovi ambienti decentralizzati e definendo nuovi modelli per trattare casi di informazione incompleta. Lungo questa linea di ricerca,
una direzione promettente, e con un possibile notevole impatto applicativo, che intendiamo seguire consiste nel progetto di protocolli P2P che, attraverso
l'imposizione tecnologica di limitazioni al livello di conoscenza fra i peer, migliorino le prestazioni della rete rispetto a parametri fondamentali, quali il traffico totale
consentito sulla rete. Si osservi che le applicazioni P2P giocheranno un ruolo fondamentale nelle future reti pervasive, specialmente nelle applicazioni di "community
networking". Un'altra direzione di ricerca con potenziali ricadute applicative alla quale siamo interessati è quella in cui un provider egoista possa limitare la
visibilità degli agenti in modo da massimizzare il suo profitto nel fornire un certo servizio ai clienti. Per tutti questi scenari, ci proponiamo di sviluppare soluzioni
efficaci che siano in grado di massimizzare il profitto sociale o le prestazioni in situazioni di equilibrio. Queste soluzioni consisteranno spesso nell'identificazione di
"topologie sociali" che abbiano delle prestazioni universalmente buone (cioè, per tutte le possibili istanze di un certo gioco), o dipendenti dalla specifica istanza
(cioè, progettate per un'unica o un dato sottoinsieme di istanze).
Conoscenza sociale e mobilità degli utenti in reti opportunistiche.
La conoscenza sociale gioca un ruolo fondamentale anche nelle reti wireless non cooperative e opportunistiche. Infatti, le relazioni sociali possono influenzare sia il
grado di cooperazione degli utenti (un utente potrebbe voler cooperare con alcuni utenti "amici", mostrando invece un comportamento non cooperativo nei confronti
degli altri), che lo schema di mobilità (i dispositivi mobili sono gestiti da esseri umani i quali potrebbero incontrare gli utenti "amici" più spesso degli altri).
Un'attenzione particolare sarà destinata allo studio delle interazioni tra la mobilità e la conoscenza sociale degli utenti. L'innovazione nel nostro approccio
consisterà nella costruzione di una classe di modelli che tengano conto di questi aspetti non convenzionali di mobilità che saranno espressi ricorrendo alla teoria
delle reti sociali. Per raggiungere questo obiettivo contiamo di svolgere una profonda analisi delle strutture che si manifestano spontaneamente nelle reti sociali al
fine di derivarne paradigmi efficienti per la comunicazione e la computazione non coordinata e decentralizzata nelle reti pervasive opportunistiche.
Questa classe di modelli per la mobilità sarà un prodotto fondamentale del nostro progetto che potrà essere eventualmente applicato in una varietà di contesti relativi
alla progettazione e alla gestione di protocolli efficienti per reti wireless.
4) Sperimentazioni.
È importante enfatizzare che l'analisi teorica descritta sarà supportata dallo sviluppo software dei modelli di mobilità studiati al fine di fornire una validazione
sperimentale dei protocolli e dei risultati analitici proposti.
Un'apposita fase preliminare avrà come oggetto lo studio e la conseguente scelta di pacchetti per la gestione e la simulazione della mobilità.
"Dimostratore" per reti non coordinate.
Come prodotto finale del progetto, prevediamo di realizzare un pacchetto software che riunisca i protocolli e le soluzioni più rappresentative che scaturiranno dalle
attività del progetto, e un insieme significativo di scenari applicativi (reti opportunistiche, reti ad hoc, reti veicolari, etc.). Il "dimostratore" dovrà essere in grado di
stimare le prestazioni di rete di un determinato protocollo/soluzione in uno specifico campo di applicazione a diversi gradi di accuratezza (simulazioni di alto/basso
livello). Il "dimostratore" sarà scaricabile dal sito del progetto per poter essere liberamente usato dalla comunità scientifica e contribuire all'avanzamento della
comprensione del comportamento delle reti non coordinate in presenza di nodi strategici.
Considerazioni finali.
In ultima istanza, si osservi che la maggior parte dei nostri risultati sarà di natura fondamentale, e sarà essenzialmente orientata verso l'acquisizione di una
comprensione più profonda dell'impatto che le caratteristiche intrinseche delle reti di nuova generazione avranno sulle loro prestazioni, caratteristiche quali
l'autonomicità, non-coordinazione, non cooperatività, la struttura sociale, l'informazione incompleta, le connessioni wireless e opportunistiche, la mobilità, etc.
Oltre alla loro rilevanza specifica, i nostri risultati avranno anche un significato di tipo metodologico, dato che rappresenteranno un approccio integrato e unificante
- 24 -
in cui confluiranno aspetti eterogenei derivanti dall'informatica tradizionale, dalle reti wireless, dalla teoria dei grafi, dalla teoria dei giochi, dall'economia e dalla
sociologia, e che sarà reso disponibile per ulteriori indagini e miglioramenti alla fine del progetto.
Oltre a promuovere la comprensione di questi temi fondamentali e a contribuire al progresso della ricerca nazionale e internazionale, ci prefiggiamo di conferire un
forte potenziale applicativo ai nostri risultati, grazie alla loro riorganizzazione in un insieme di linee guida che forniscano le soluzioni più adatte ed efficienti per
svariati task e primitive di comunicazione, sulla base delle caratteristiche della rete considerata. Tali linee guida, appositamente integrate dallo strumento software
"dimostratore", faranno luce sui criteri di implementazione da seguire per preservare la massima qualità di servizio possibile nei protocolli di prossima generazione,
i quali dovranno necessariamente scontrarsi con i problemi e le sfide considerate in questo progetto.
Testo inglese
Our proposal wants to contribute to the international research effort leading to a deeper understanding of next-generation networks, characterized by a variety of
autonomous and mobile computational devices. The level of decentralization, uncoordination and dynamism of these networks makes traditional solutions used in
wired networks unuseful and asks for the design of new models and protocols.
In the sequel we summarize our research goals, pointing out expected results and describing possible scenarios of applications. Our description is organized along
the four main research lines of our proposal (see abstract).
Line 1: Impact of selfishness and lack of cooperation on network performances.
The main goal of this research line is to model and analize the consequences of the uncoordinated and selfish behaviour of the users on network performances.
Designing and maintaining uncoordinated networks.
One of the most important contributions of our research will be an in-depth investigation of algorithmic aspects that arise in the design of basic network protocols
such as routing, broadcasting, data aggregation, P2P resource sharing, and so on. For each of these problems we consider several issues like the existence of
equilibria, their prices of anarchy and stability, and finally, the convergence time to equilibria. This will allow to understand the impact of the lack of a central
coordination, and could help in classifying network topologies with respect to their capacity to support the autonomic behaviour of the parties. This should help in
providing a guideline for designing networks which are robust in term of efficiency with respect to the level of decentralization.
Positioning Games.
Positioning games are models which can represent several issues arising in non-cooperative networks as, for instance, the competition for resource hoarding, the
location of strategic services, and the interference and creation of wireless connections. Examples of positioning games are Voronoi games and Isolation games. Such
games, although dating back to the beginning of the last century, have been almost exclusively considered in the case of two players to study the existence of winning
strategies. In our research, we will consider these games in multi-player scenarios and will study the existence and the efficiency of Nash equilibria. We expect that
our research will produce techniques that can provide a valid supporting instrument in the understanding of how much the task of performing planning choices in the
process of creating communication networks, as well as in that of services positioning, may be delegated to selfish users without compromising the efficiency of the
resulting system.
Dynamic and online mechanisms.
We will study dynamic and online mechanisms for graph optimization problems. We think that these mechanisms can play a significant role in next-generation
networks. We plan to classify them according to different measures, like the approximation ratio or the time complexity. In particular, for polynomial time solvable
problems, we expect to design efficient algorithms for maintaining both a feasible solution and a payment scheme. The insights of dynamic mechanisms could lead, for
instance, to the design of network service protocols for on-line transactions in dynamic contexts which naturally arise in uncoordinated, pervasive networks. In
particular, we will concentrate on simple and frugal mechanisms so that the corresponding protocols can be run even on limited resources devices.
Trust and security in pervasive networks.
Pervasive systems are easily accessible to anyone and it is impossible to guarantee that each node is well-behaved. Thus, nodes may have to interact with other nodes
that they do not know and trust. Consider, for example, the case of wireless sensor networks laid in the same region by different organizations. In this case, each
individual network could greatly improve its efficiency through cooperation with the co-located networks. For instance, energy efficiency in routing could be achieved
by having sensors from one network route messages from sensors belonging to another network. More generally, we want nodes belonging to different networks to
interact and join forces, even if they have different selfish goals. To this end, we require strategies that can convince nodes of the well-behaving of their unknown
neighbors. In particular, we will look for simple, online protocols that can be executed even on resource-constrained nodes.
Line 2: User mobility and wireless communication.
In this research line we will design and analyze fully decentralized, efficient and scalable protocols that implement basic communication primitives or distributed
monitoring and computational tasks in pervasive networks. We will develop solutions that exploit opportunistic communication and are robust over highly dynamic
communication channels, such as wireless mobile ones.
Opportunistic routing and fully decentralized monitoring in pervasive networks.
In an opportunistic network, users can connect to each other only sporadically, and the occurrence of a multi-hop path between source and destination of a message
is not guaranteed. To ensure eventual message delivery in presence of sporadic connectivity, the source delivers the message to some of the nodes it encounters, and
these nodes in turn relay the message to other nodes, until the message is eventually delivered to the destination. Opportunistic networks can be used to monitor
entities movements, to extend the coverage area of "delay-tolerant" services (e.g., email) and so on.
As already mentioned, routing is mostly based on epidemic mechanisms. Several epidemic routing algorithms have been proposed in the literature, differing on the
strategy used to select the nodes to which deliver a copy of the message. The goal is to find a good trade-off between the communication overhead and the expected
delay in message delivery. We observe that epidemic routing strategies heavily rely on the implicit assumption that network users voluntarily cooperate with each
other. However, in the context of uncoordinated networks a selfish user could have no interest in receiving/storing/re-transmitting data on behalf of other users (this
only contributes to reduce energy/communication resources, without an immediate benefit for the user). To the best of our knowledge, the effects of non-cooperative
user behaviour on the performance of an opportunistic network have not been investigated so far. We expect that our research will give a deep understanding of the
effects of having a fraction/all non-cooperative users on performance of an opportunistic network. In case these effects are disruptive, we expect to design
incentive-based mechanisms aimed at stimulating cooperative user behaviour.
Another research goal is the design and (also experimental) analysis of efficient algorithms for fully decentralized monitoring and computational tasks, relying on
opportunistic routing mechanisms, designed to comply with stringent communication and computational overheads and to operate with only a local knowledge of the
network. We will focus on the accurate estimation and maintenance of compact synopsis of statistics to describe important aspects of the state of system and to track
important events over time, in particular frequent events or correlated statistics.
Mobility models
One the major objectives of this project is to model new adversarial network strategies (e.g. mobility models) and provide algorithmic results and lower bounds for
the basic communication tasks. More specifically, we plan to introduce time dependency and geometric constraints into the dynamical process yielded by the topology
changes of the starting network. We plan to study the completion time and the energy complexity of broadcasting and other basic communication tasks. We aim to
establish theoretical limits of some fundamental energy costs yielded by the broadcasting and other basic communication primitives.
We will also study the problem of defining realistic movement models in the context of opportunistic networks where wireless devices movements are governed by
humans. The novelty of our approach is based on the consideration that the involved mobile devices depend on humans and on their mutual social relationships (more
details are given in the description of results of line 3).
Line 3: Social Knowledge Influence
The main goal of this research line is the determination of the influence of the different degrees of users social knowledge on users behaviour and consequently on the
system performance and on the induced mobility patterns and network topology.
Incomplete social knowledge in games
As already observed, the traditional theoretical assumption that players have a complete information when computing their strategies is unfeasible in mobile and
highly decentralized networks. In this scenario users often have only a partial or localized picture of what is going on. Up against these limitations, we are required to
introduce refined models able to express several levels of incomplete knowledge among the players. These models may also provide a fruitful instrument to reduce the
computational complexity of the problem of determining equilibria. The computation of Nash equilibria in classical scenarios, in fact, has revealed to be a difficult
- 25 -
task (NP-complete or PLS-complete) in several games of interest and even for the more general notion of mixed equilibria (PPAD-complete) in the basic two-players
case. An interesting and promising approach, called social knowledge graphs, has been already proposed by some of the project members in different settings. In a
such graphs there is a node for each player and there exists a direct edge from player i to player j if and only if i is aware of the existence of j and of her chosen
strategy. Social knowledge graphs (as well as any other possible model for incomplete information) can be exploited in two different and complementary perspectives.
From one hand, they may come as a contingent property of the game under investigation and efficiency of Nash equilibria must be readdressed under such a refined
model. From the other, more intriguing, hand, a social knowledge graph may be suitably determined so as to induce Nash equilibria which can be efficiently
computed and whose performances are reasonable when compared with optimal centralized solutions. We plan to devote a significant attention to the latter approach
in many different network scenarios by extending the use of social knowledge graphs to new networking environments and defining new models for expressing
incomplete information. Along this line of research, a promising direction with possible considerable impact on applications that we intend to pursue consists in
designing P2P protocols that, by technologically imposing a limitation on the knowledge among peers, improve network performance with respect to basic
parameters, such as the total traffic throughput. We remark that P2P applications are envisioned to play an important role in forthcoming pervasive networks,
especially in community networking applications. Another research direction with possible significant applicative impact that we are interested to is the one in which
a selfish provider can limit agents visibility so as to maximize his revenue when supplying a given communication service. For all these scenarios, we plan to provide
effective solutions able to maximize the social profit or performance at equilibrium. Such solutions will often consist in providing social topologies with universally
good performance (i.e., for all the possible instances of the game), or instance dependent (i.e., designed for a single or a given subset of instances).
Social knowledge and users mobility in opportunistic networks.
Social knowledge plays a fundamental role also in non-cooperative opportunistic wireless networks. In fact, social relationships might influence both the users'
"degree of cooperation" (e.g., a user might be willing to cooperate with some "friendly" ones, while displaying non-cooperative behaviour to the others) and the
mobility pattern (e.g., mobile devices are governed by humans who might meet "friend" users more frequently than the others). Particular attention will be devoted to
study the interaction between mobility and social knowledge of users. The novelty of our approach will consist in the construction of a class of mobility models taking
into account these non-conventional aspects of mobility resorting on the social networks theory. In order to achieve this goal we plan to carry out an in-depth analysis
of the structure of social networks arising in practice in order to derive efficient paradigms for decentralized, uncoordinated computation and communication in
pervasive opportunistic networks.
Such class of mobility models will be one fundamental deliverable of our project that will be possibly applied in variety of contexts connected to the design and
management of efficient protocols for wireless networks.
Line 4: Experiments
It is important to emphasize that our theoretical study above described will be supported by the software development of the studied mobility models in order to
provide an experimental validation of the proposed protocols and analytical results.
A specific preliminary task will be devoted to the study and a consequent suitable selection of mobility simulators/tools.
Uncoordinated networks "demonstrator"
As a final deliverable of the project, we plan to assemble a software package including the most representative protocols/solutions resulting from the project
activities, and a set of representative application scenarios (e.g., opportunistic networks, ad hoc networks, vehicular networks, and so on). The "demonstrator" shall
be able to estimate network performance of a selected protocol/solution in a specific application scenario at different degrees of accuracy (high-level/low-level
simulations). The "demonstrator" will be made available for download on the project's website, so that it can be freely used by the research community and contribute
to advancing the understanding of the behaviour of uncoordinated networks in presence of strategic node behaviour.
Final considerations
As a final remark, we observe that most of our results will be of foundational nature, and essentially oriented toward acquiring a deeper understanding of the impact
on the performances of the new generation networks induced by their underlying characteristics, such as autonomicity, uncoordination, non-cooperativeness, social
structure, incomplete information, wireless and opportunistic networking, mobility, dynamism and so on.
In addition to their specific relevance, our results will be significant also from a methodological point of view, as they will provide a unifying integrated framework
able to combine heterogeneous aspects coming from classical computer science, wireless networking, graph theory, game theory, economics, and sociology, which
will be made available for further investigations and enhancements after the end of the project.
Besides advancing the comprehension on these leading themes and contributing to the national and international research progress, we aim to confer to our results a
strong applicative potential, thanks to their systemization into a set of proper guidelines for providing the most efficient and suitable solutions for several
communication primitives and tasks, depending on the particular setting of the considered network features. Such guidelines, suitably complemented by the
"demonstrator" software tool, will shed light on the implementation criteria to be followed for preserving the highest possible quality of service in the next generation
protocols, that necessarily will have to cope with the issues and challenges addressed in our project.
15 - Elementi e criteri proposti per la verifica dei risultati raggiunti
Testo italiano
I risultati del progetto saranno valutati in termini di miglioramenti ottenuti rispetto alle soluzioni esistenti e alla loro rilevanza scientifica. In particolare, da un punto
di vista metodologico, le soluzioni proposte saranno valutate tramite gli indici di prestazione e le metriche adottate in tale scenario: tempo di esecuzione e
complessità computazionale, rapporti di approssimazione e di competitività, prezzo dell'anarchia e della stabilità (cioè rispettivamente il peggior e il miglio rapporto
tra il costo sociale di un equilibrio e l'ottimo sociale), e la velocità di convergenza, cioè il numero di mosse egoistiche necessarie per raggiungere gli equilibri o il
prezzo dell'anarchia e della stabilità ottenuti dopo un numero limitato di mosse (non necessariamente terminanti in un equilibrio). Tali indici saranno valutati sia
teoricamente sia in pratica per mezzo di analisi rispettivamente asintotiche e sperimentali.
Un'altro importante parametro di valutazione sarà la rilevanza scientifica, derivante dall'esposizione dei nostri risultati nella comunità internazionale. Questa
seconda metrica sarà particolarmente importante, considerando che molti dei contributi previsti saranno fondazionali o innovativi, per cui non sempre permettono un
chiaro confronto con le soluzioni precedentemente esistenti. I risultati ottenuti saranno così discussi tra le unità durante le riunioni e divulgati alla comunità
scientifica attraverso la loro pubblicazione nelle conferenze internazionali più considerate nel campo. L'ammontare e l'importanza di queste pubblicazioni saranno
certamente un primo riscontro di rilevanza da parte della comunità. Accanto agli aspetti qualitativi, la quantificazione sarà possibile anche attraverso indici
standard, come il citation index e l'impact factor. Sebbene anche la pubblicazione su riviste internazionali sarà considerata come una metrica rilevante, ci aspettiamo
che questo sia solo una risposta di secondo ordine o di lungo termine, dati i tempi relativamente lunghi per le revisioni rispetto alla durata del progetto.
Un ulteriore riscontro di rilevanza sarà il grado di accettazione e diffusione dei nostri applicativi di simulazione e dei nostri dimostratori nella comunità scientifica.
Come già accennato, infatti, sarà realizzato e reso accessibile online un pacchetto software comprendente i protocolli e le soluzioni più rappresentative scaturite
dalle nostre attività di progetto, e un insieme rappresentativo di scenari di applicazione (es., reti opportunistiche, reti ad hoc, reti veicolari, e così via). Ciò costituirà
uno strumento prezioso per tutta la comunità scientifica al fine di complementare gli studi analitici con quelli sperimentali, data la mancanza di dimostratori
altamente specializzati in questo campo. L'effettivo utilizzo del pacchetto e il suo successo nel contribuire all'avanzamento dello stato dell'arte della progettazione e
gestione di reti non coordinate sarà un altro criterio di validazione dei risultati del progetto.
Infine, una forma di divulgazione aggiuntiva si esplicherà attraverso il sito web che stiamo pianificando di gestire durante il progetto. Oltre a consentire l'accesso
online alle risorse del progetto (articoli, applicativi di simulazione, linee guida e raccomandazioni tecniche, lucidi dei workshop e degli incontri e altro materiale),
vogliamo creare forum e gruppi di discussione aperti anche a esperti internazionali e ricercatori dell'area, alcuni dei quali saranno invitati a partecipare ai nostri
workshop e ai nostri incontri. Questo ci fornirà un ulteriore riscontro a priori, che ci aiuterà a rimodulare l'obiettivo della ricerca e a determinare le problematiche
più promettenti, cercando in tal modo di massimizzare la rilevanza e l'impatto finale dei nostri risultati. Un riscontro a posteriori sarà dato dall'utilità, dalla
popolarità e dalla frequenza di accesso al nostro sito web da parte della comunità scientifica.
Testo inglese
The achievements of the project will be evaluated both in terms of the obtained improvement with respect to existing solutions and of their scientific relevance. In
particular, from a methodological point of view, the proposed solutions will be evaluated by means of the basic performances indices and metrics adopted in this
setting: running time and computational complexity, approximation and competitive ratios, price of anarchy and stability (that are the worst and the best case ratio
- 26 -
between the social cost of an equilibrium and the social optimum, respectively), and speed of convergence, that is the number of selfish moves needed to reach
equilibria or the price of anarchy and stability achieved after a limited number of steps (not necessarily leading to an equilibrium). Such indices will be evaluated
both theoretically and in practice by means of asymptotical and experimental analysis, respectively.
Another important evaluation parameter will be the scientific relevance, as arising from the exposition of our results to the international community. This second
metric will be particularly important, considering that many of the envisaged contributions will be foundational or innovative, thus not always allowing a clear
comparison with previous existing solutions. The obtained results will be thus discussed among the units during meetings and divulgated to the scientific community
through their submission to the most reputed international conferences of the field. The amount and importance of these publications will certainly be a first relevance
feedback from the community. Here, besides qualitative arguments, quantification will be possible also by means of standard agreed indices, like citation indexes and
impact factors. Although also the publication to international journals will be considered as relevance metric, we expect this to be only a second order or long term
feedback, given the relatively long review processing times as compared with the duration of the project.
A further relevance feedback will be the acceptance and diffusion of our simulation tools and demonstrators in the scientific community. In fact, as already mentioned,
a software package including the most representative protocols/solutions resulting from the project activities, and a set of representative application scenarios (e.g.,
opportunistic networks, ad hoc networks, vehicular networks, and so on), will be openly released and accessible online. It will be a valuable tool for all the research
community for complementing analytical studies with experimental ones, given the lack of strictly-focused demonstrators in the field. Its effective utilization and its
success in contributing to the advance of the state-of-art in design and management of uncoordinated networks will be another criterium for validating the
achievements of the project.
Finally, another form of divulgation will be accomplished by means of the official web site that we are planning to maintain during the project. Besides making
possible an online access to the project resources (papers, simulation tools, guidelines and technical recommendations, slides of workshops and meetings and other
deliverables), we want to create forum and discussion groups opened also to the international experts and researchers in the area, some of which will be invited to
participate to our workshops and meetings. This will provide us with an additional a priori feedback, that will help us in tuning our research focus and determining
the most promising and worth pursuing issues, thus trying to maximize the final impact and relevance of our results. An a posteriori feedback will be the usefulness,
popularity, and frequency of access of our site by the scientific community.
16 - Mesi persona complessivi dedicati al Progetto di Ricerca
Numero Disponibilità
temporale indicativa
prevista
Impegno Impegno
1° anno
2° anno
Totale
mesi
persona
Componenti della sede dell'Unità di Ricerca
Componenti di altre Università /Enti vigilati
Titolari di assegni di ricerca
Titolari di borse
Dottorato
Post-dottorato
Scuola di Specializzazione
Personale a contratto
Assegnisti
Borsisti
Altre tipologie
Dottorati a carico del PRIN da destinare a questo specifico progetto
Altro personale
19
4
2
3
1
0
3
0
2
0
4
143
28
10
23
6
143
28
4
14
6
286
56
14
37
12
17
17
34
4
0
30
10
0
21
14
0
51
TOTALE
38
261
243
504
- 27 -
17 - Costo complessivo del Progetto articolato per voci
Voce di spesa
Unità
I
Unità
II
Unità
III
Unità
IV
Unità
V
TOTALE
12.000
17.000
8.000
18.000
3.000
58.000
0
0
0
0
0
0
2.000
5.000
8.000
10.000
4.000
29.000
0
0
0
2.000
0
2.000
38.000
0
26.500
10.000
0
74.500
Dottorati a carico del PRIN da destinare a questo
specifico progetto
0
0
0
0
0
0
Servizi esterni
0
0
0
0
0
0
19.000
27.000
11.500
20.000
22.000
99.500
0
0
0
0
0
0
10.000
18.000
9.000
9.000
15.000
61.000
0
0
0
0
0
0
7.000
3.000
5.000
7.000
4.000
26.000
88.000 70.000 68.000 76.000 48.000
350.000
Materiale inventariabile
Grandi Attrezzature
Materiale di consumo e funzionamento
(comprensivo di eventuale quota forfettaria)
Spese per calcolo ed elaborazione dati
Personale a contratto
Missioni
Pubblicazioni (*)
Partecipazione / Organizzazione convegni (*)
Altro (voce da utilizzare solo in caso di spese non
riconducibili alle voci sopraindicate)
Costo convenzionale
TOTALE
18 - Prospetto finanziario suddiviso per Unità di Ricerca
Unità
I
Unità
II
Unità
III
Unità
IV
Unità
V
TOTALE
0
18.000
4.800
2.600
0
25.400
19.400
0
10.600
13.200
11.000
54.200
7.000
3.000
5.000
7.000
4.000
26.000
b.1) finanziamenti diretti disponibili messi a disposizione
da parte di soggetti esterni
0
0
0
0
0
0
b.2) finanziamenti diretti acquisibili con certezza, messi a
disposizione da parte di soggetti esterni
0
0
0
0
0
0
61.600
49.000
47.600
53.200
33.000
244.400
88.000 70.000 68.000 76.000 48.000
350.000
a.1) finanziamenti diretti, disponibili da parte di
Università/Enti vigilati di appartenenza dei ricercatori
dell'unità operativa
a.2) finanziamenti diretti acquisibili con certezza da parte
di Università/Enti vigilati di appartenenza dei ricercatori
dell'unità operativa
a.3) finanziamenti connessi al costo convenzionale
c) cofinanziamento richiesto al MIUR
(max 70% del costo complessivo)
TOTALE
I dati contenuti nella domanda di finanziamento sono trattati esclusivamente per lo svolgimento delle funzioni istituzionali del
MIUR. Incaricato del trattamento è il CINECA- Dipartimento Servizi per il MIUR. La consultazione è altresì riservata al MIUR D.G. della Ricerca -- Ufficio IV -- Settore PRIN, alla Commissione di Garanzia e ai referee scientifici. Il MIUR potrà anche
procedere alla diffusione dei principali dati economici e scientifici relativi ai progetti finanziati. Responsabile del procedimento è il
coordinatore del settore PRIN dell'ufficio IV della D.G. della Ricerca del MIUR.
Firma _____________________________________
Data 16/02/2009 ore 16:51
- 28 -

Medello A - Dipartimento di Informatica

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