KNOWLEDGE REPRESENTATION AND AUTOMATED REASONING LAB

DESCRIZIONE DELLA RICERCA
Studio e realizzazione di framework dichiarativi basati su preferenze e vincoli per la modellizzazione e soluzione di problemi computazionalmente intrattabili. Applicazioni a problemi di sicurezza informatica, QoS and QoE, configurazione e scheduling, argomentazione e coordinamento, bioinformatica, sistemi di (e-)voting, judgement aggregation, social choice, web/mobile. Game theory, Economics and Finance. Alcune keywords delle attività sono elencate al punto successivo, mentre esempi concreti di applicazioni sviluppate sugli argomenti di ricerca studiati dal Lab sono riportati al punto ancora dopo.

KEYWORDS:

• Argumentation
• Nonmonotonic Reasoning
• Logic Programming
• Computational Argumentation
• Computational Intelligence
• Security
• Artificial Intelligence
• Constraint Programming
• Data Analytics
• Knowledge Representation
• Blockchain
• Cryptocurrencies
• Smart Contract

Argomentazione, visualizzazione dibattiti, chatbot
L’Argomentazione è un ramo dell’IA diventato molto popolare negli ultimi 20 anni, ed è studiata in particolare in settori come la pianificazione, il processo decisionale, il dialogo, l’elaborazione del linguaggio naturale, e i sistemi multi-agente. Consiste nel rappresentare e ragionare sulle informazioni e sulle interazioni tra più agenti (umani e non) che interagiscono attraverso un dialogo o un dibattito. Questo approccio consente di ragionare con informazioni contraddittorie, possibilità che ha reso l’argomentazione particolarmente utile per affrontare la rappresentazione della conoscenza e il ragionamento nei sistemi esperti. Un argomento è formato da una o più premesse, un processo deduttivo, ed una conclusione che può essere tratta dalle premesse attraverso un processo consequenziale.
Considerato il crescente numero di dibattiti presenti ogni giorno nei media (“vecchi” e “nuovi”) e l’attuale staticità nella visualizzazione delle stesse, abbiamo pensato di fornire un servizio aggiuntivo che consentisse una maggiore qualità e quantità di informazione. Pertanto, questa attività ha riguardato la creazione di sistema di gestione front-end in grado di unire il mondo dell’informatica e quello televisivo al fine di mostrare all’utente finale informazioni specifiche sull’andamento di un dibattito, come i sentimenti provati dagli interlocutori, i toni di ogni singolo intervento e tante altre caratteristiche.
I ChatBot (acronimo di chat robot), sono servizi di assistenza basati sul concetto di Intelligenza Artificiale (IA), in grado di simulare una conversazione intelligente con l’utente su una chat. Nel corso degli ultimi anni, i ChatBot hanno profondamente cambiato il modo di cercare le informazioni nel web. l’applicazione più frequentemente utilizzata è quella di rispondere alle FAQ degli utenti che accedono ad un determinato sito; inoltre, applicazioni come Skype, Telegram, WhatsApp, e Facebook Messenger permettono di rivolgere domande e di ottenere risposte in tempo reale. Un ChatBot argomentativo è in grado di individuare in maniera immediata argomenti a supporto o contrari rispetto a specifiche scelte, aiutando l’utente finale in modo più efficace.

Block-chain, creazione, analisi, smart contract
La block-chain è una catena di informazione partizionata in blocchi, che sono collegati tra loro e resi sicuri mediante l’uso della crittografia. Block-chain è fondamentalmente un registro aperto e distribuito che può registrare le transazioni tra due parti in modo efficiente, verificabile e permanente. Tale database sfrutta una rete peer-to-peer (P2P), che si collega ad un protocollo per la convalida dei nuovi blocchi. Una volta registrati, i dati in un blocco non possono essere retroattivamente alterati senza che vengano modificati tutti i blocchi successivi ad esso, il che necessiterebbe il consenso della maggioranza della rete (impossibile in pratica). Resa famosa grazie alla cripto-valuta Bitcoin, questa tecnologia può servire come infrastruttura per lo sviluppo di applicazioni che necessitino delle caratteristiche di decentralizzazione, trasparenza, sicurezza e immutabilità.
Le nostre attività di ricerca e sviluppo di prototipi hanno coinvolto la creazione di nodi di block-chain differenti (per esempio, Bitcoin, MultiChain, Ethereum, HyperLedger, Algorand). Ognuna di queste block-chain ha caratteristiche differenti, permettendo per esempio la possibilità di permettere a certi utenti di effettuare solo alcune operazioni (per esempio, lettura e scrittura di informazione sulla block-chain). Abbiamo inoltre sviluppato l’expertise ed il software necessario per analizzare e ricostruire flussi di denaro sulla block-chain Bitcoin, individuando così sistemi di riciclaggio attraverso la criptovaluta. Infine, abbiamo sviluppato smart contract sulle block-chain Ethereum e HyperLedger, rendendo la logica di un contratto tra due o più parti immutabile e pubblicamente accessibile. Un “contratto intelligente” è essenzialmente un programma che esegue inevitabilmente le condizioni postulate precedentemente dagli sviluppatori. O meglio, un contratto tradizionale i cui effetti sono garantiti da un codice, un algoritmo. Questi contratti permettono automaticamente il trasferimento di ricchezza tra due entità che hanno sottoscritto il contratto, seguendo le regole imposte dall’algoritmo che realizza il contratto

ConArg
Molte applicazioni dell’informatica (come i sistemi di raccomandazione, la guida assistita o, ancora, i controlli antifrode delle banche) prevedono l’utilizzo di strumenti per la rappresentazione strutturata di dati e tecniche di ragionamento automatico per trarre conclusioni utili a partire dalle informazioni inizialmente disponibili. Ad esempio, le piattaforme che offrono servizi di compravendita online sono in grado di stabilire quali interessi o preferenze abbiano i propri utenti, così da poter suggerire ad ognuno un insieme di articoli ai quali potrebbe essere interessato. Esempi applicativi delle tecniche di argomentazione possono essere trovati nell’automazione di processi di interazione, quali la negoziazione e il dibattito. I cosiddetti “chatbot” (programmi in grado di dialogare con le persone) fanno uso di tecniche di persuasione, nel contesto del dibattito, per convincere e motivare gli interlocutori a cambiare posizione riguardo ad un certo argomento.
La Teoria dell’Argomentazione offre diversi modelli con i quali la conoscenza può essere rappresentata ed analizzata, che differiscono sia per come viene strutturata l’informazione iniziale, sia per il tipo di ragionamento che viene effettuato per dedurre ulteriore conoscenza.
Nel Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università degli Studi di Perugia è stata messa a punto una suite di strumenti, denominata ConArg, volta a facilitare la ricerca nell’ambito della Teoria dell’Argomentazione ed a permettere lo sviluppo di soluzioni applicative che fanno uso di processi di argomentazione. In particolare, vengono fornite funzionalità per programmare applicativi attraverso un’apposita libreria che permette di formalizzare e studiare dibattiti tra due o più parti che manifestano posizioni differenti riguardo ad una certa tematica

Mixing Service Detector
La crescente diffusione di Bitcoin è in parte dovuta allo pseudo-anonimato offerto agli utenti, che rende questa cripto-valuta una forte attrattiva per le transazioni finalizzate ad attività illegali perpetrate da criminali. Pagamenti in Bitcoin sono chiesti, ad esempio, dal più dei recenti ransomware, come WannaCry e Petya. Le transazioni Bitcoin, comunque, non sono mai del tutto anonime: ogni attività viene registrata e resa pubblica attraverso la Block-chain e quando un utente effettua un pagamento deve fornire il suo nome ed il suo indirizzo al venditore. Ciò significa che è sempre possibile risalire all’identità di un utente nel momento in cui questo effettua una transazione. Per evitare questo inconveniente, appositi servizi (detti di mixing o mixnet) offrono la possibilità di utilizzare indirizzi non appartenenti al proprietario della transazione in modo da interrompere il flusso diretto di denaro tra un utente e l’altro. I servizi di mixing sono usati per “mischiare” insieme il denaro di molti utenti differenti, così da rendere difficile, se non impossibile, risalire al proprietario originale di una singola transazione. Facendo un parallelismo con il sistema finanziario tradizio- nale, è come trasferire più volte i propri fondi da una banca all’altra in paesi con severe leggi sulla sicurezza bancaria.
Attraverso il modulo Mixing Service Detector della suite BlockChainVis, che fa uso di tecniche di Machine Learning, siamo in grado di comprendere il funzionamento e gli schemi ricorrenti di comportamento dei mixing service in Bitcoin, in modo da riuscire a riconoscere indirizzi potenzialmente fraudolenti ed eventualmente risalire al proprietario originale di una determinata transazione.

AgriChain
Motivati dalla crescente diffusione di Bitcoin e del conseguente incremento nell’utilizzo della tecnologia basata su Block-chain, abbiamo dato il via al progetto AgriChain: Utilizzo di tecnologie Block-chain per il controllo della filiera di prodotti agro-alimentari e la prevenzione di frodi commerciali. Il settore agroalimentare è molto importante per l’economia europea, italiana e anche soprattutto per il territorio regionale. Nell’Industria Italiana, ma in Umbria in particolare, la maggior parte delle imprese (95%) sono micro-imprese con un numero di addetti che non supera le 9 unità . Le piccole e medie imprese (10-49 addetti) rappresentano invece il 4,4% (rapporto ISTAT 2014). Per le loro dimensioni ridotte, queste aziende hanno difficoltà di integrazione all’interno della stessa filiera, un basso contenuto tecnologico, ed una bassa predisposizione ad innovare (quasi inesistente il settore Ricerca e Sviluppo).
La soluzione proposta da AgriChain pretende di offrire al tessuto produttivo formato da piccole imprese, produttrici di prodotti di alta qualità , la possibilità di elevare e dimostrare la qualità dei propri prodotti. L’obiettivo dichiarato è quello di prevenire le frodi commerciali di prodotti a marchi registrato (e.g., DOPo IGP). In AgriChain, l’Università di Perugia si propone di dare una soluzione innovativa utilizzando le competenze sinergiche e multidisciplinari presenti nei dipartimenti di Matematica e Informatica e Scienze Agrarie Alimentari ed Ambientali (e con personale anche da Ingegneria). Inoltre, il progetto si avvale del sostegno del Gran Sasso Science Institute, del 3A Parco Tecnologico Agroalimentare dell’Umbria e contatti con il mondo aziendale agroalimentare locale e del comune di Perugia.
AgriChain si prefigge di prevenire il fenomeno delle frodi commerciali attraverso l’utilizzo di tecnologie informatiche basate su Block-chain, che, per le caratteristiche offerte, si dimostra essere una scelta appropriata e molto efficace. Lo studio e l’analisi che proponiamo ha l’obiettivo di automatizzare e certificare in modo sicuro ed inalterabile le materie prime ed il processo produttivo e distributivo, apportando valore aggiunto all’intero sistema e garantendo il consumatore finale.

RACRA18 – Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento Automatico
Scopo del progetto è studiare i modelli forniti dall’Intelligenza Artificiale ed esplorare possibili utilizzi applicativi in ambito di sicurezza informatica, scheduling dei processi, bioinformatica, teoria dei giochi e scelta sociale, economia e finanza.

Argumentation 360
In questo progetto di ricerca ci occuperemo di sviluppare nuove teorie di base ed approcci pratici per argumentation, coprendo quindi sia il bisogno di nuovi risultati teorici sia implementazioni software di essi.

Kpi digital marketing
Il progetto ha come obiettivo generale quello di creare un nuovo prodotto software per supportare, coordinare e gestire in modo integrato tutte le attività aziendali necessarie alla creazione ed erogazione di servizi di digital marketing.

Progetto Viscolla
Sito web: www.dmi.unipg.it/viscolla
Il progetto Viscolla si occupa della realizzazione e visualizzazione di grafi di co-authorship di pubblicazioni scientifiche per quanto riguarda le collaborazioni a livello italiano, di ateneo, dipartimentali, o del singolo autore.

ComPAARG – Aspetti Computazionali e di Persuasione in Argomentazione
Il progetto ComPAArg si occupa dello studio dei problemi di Argomentazione da un punto di vista sia teorico che pratico, con il fine di sviluppare un tool di analisi decisionale orientato su scenari di Sicurezza.

YASMIN
Obiettivo principale del progetto è lo studio e la realizzazione di un solver per SAT (satisfiability problem) e ASP (answer set programming) che sfrutti il parallelismo offerto dalle GPU e che sia basato su un approccio CDCL (conflict-driven clause-learning).