Dottorato di Ricerca in Scienze Fisiche e Ingegneristiche per l'innovazione e la sostenibilità (XL Ciclo) : obiettivi e programma

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Descrizione

Il Dottorato di Ricerca in Scienze Fisiche e Ingegneristiche per l’innovazione e la sostenibilità opera in continuità con l’ispirazione e il progetto scientifico e formativo dello stesso dottorato dei cicli precedenti. In particolare, dal 2006 (ciclo XXII) con il Dottorato di Ricerca in Fisica Tecnica Ambientale, dal 2013 (ciclo XXIX) con il Dottorato di Ricerca in Scienze Fisiche e Ingegneria dell’Innovazione Industriale, dal 2022 (ciclo XXXVIII) con il Dottorato di Ricerca in Scienze Fisiche e Ingegneristiche per l’innovazione e la sostenibilità, aumentando, negli anni, il numero di docenti strutturati coinvolti e relative tematiche, arrivando a svolgere attività di alta formazione e di ricerca scientifica nelle seguenti aree/curricula (e relative analisi tecniche, economiche, sociali e ambientali):

Ingegneria Industriale e dell’Informazione (area CUN 09, 50% dei componenti del collegio: Ingegneria energetica, termomeccanica e nucleare; Ingegneria meccanica, aerospaziale e navale; Ingegneria elettrica, elettronica e misure; Ingegneria delle telecomunicazioni e campi elettromagnetici; Ingegneria informatica)
Scienze Fisiche (area CUN 02, 17%: Fisca delle interazioni fondamentali)
Scienze matematiche e informatiche (area 01, 16%: Matematica; Informatica)
Ingegneria civile e architettura (area CUN 08, 13%: Pianificazione e progettazione urbanistica e territoriale; ingegneria strutturale e geotecnica)
Scienze Economiche e Statistiche (area CUN 13, 4%: Economia aziendale).

Di fatto, la ricerca in ingegneria industriale e dell’informazione richiede sempre più competenze avanzate di scienze fisiche, matematiche, informatiche, economiche e statistiche e, per quanto riguarda l’applicazione nel territorio, di Ingegneria Civile e Architettura. Ne sono un esempio le ricerche sullo sviluppo e integrazione di sistemi a fonti rinnovabili, idrogeno e celle a combustibile, di sistemi di misura, controllo, automazione e gestione, di analisi geotecniche e strutturali avanzate, di analisi urbanistiche e paesaggistiche, di studi sulle interazioni fondamentali e in genere di pianificazione/progettazione/gestione di sistemi innovativi e sostenibili, che si ritrovano nelle pubblicazioni, progetti, brevetti e riconoscimenti dei membri del collegio del dottorato e nelle relative attività portate avanti dal Dipartimento di Scienze Ingegneristiche (DSI), Dipartimento di Scienze Economiche e Aziendali (DSEA), Centro di Ricerca per la Transizione Ecologica e Digitale (CERITED) a cui afferiscono membri del dottorato sia sperimentalmente, tramite il laboratorio con il test rig di processi elettrochimici (e.g. batterie/supercondensatori/celle a combustibile/elettrolizzatori) e di processi termochimici (e.g. condizionamento, pirolisi, gasssificazione), sia simulativamente, tramite il server a cui docenti e ricercatori hanno accesso dotato di vari programmi (e.g. ASPEN, SIMAPRO).

Obiettivi del corso

Il Dottorato ha l’obiettivo di dare una formazione rigorosa ed aperta, nella metodologia e nei contenuti, capace di rispondere alle esigenze e alle sfide di una società in evoluzione. Avvalendosi di metodologie di insegnamento sia classiche che innovative e di strumenti sia tradizionali che tecnologicamente avanzati, l’intendimento è sviluppare l’approccio multidisciplinare nella ricerca, indirizzando lo studio di ogni disciplina all’acquisizione di contenuti e tecniche specifici e, nel contempo, all’interdisciplinarietà, al coordinamento e all’interazione, alla visione d’insieme, alla definizione di un sapere articolato e complesso ma unitario, non frammentato in comparti autosufficienti ed autoreferenziali. Costante attenzione è anche rivolta agli sviluppi consolidati e in atto a livello nazionale e sovranazionale, europeo in particolare, onde analizzare le prospettive e le linee di tendenza più marcate nei vari ambiti di interesse. Per il conseguimento di detti fini, il Dottorato punta all’internazionalizzazione, favorendo l’inserimento di Dottorandi stranieri e l’inserimento in attività di ricerca multidisciplinari presso numerosi enti di ricerca nazionali e internazionali, utilizzando gli accordi in essere con i principali centri di ricerca nazionali e internazionali (USGM, DSI, e CERITED hanno accordi con il CNR/INFN e l’ENEA, membri del collegio, ma anche con vari enti di ricerca nazionali e internazionali) e i molteplici progetti di ricerca (e.g. BLAZE su impianti a biomasse residuali e celle a combustibile, GICO su sistemi per la cattura, conversione e uso della CO2 per generazione di biocombustibili, SO-FREE su celle a combustibile a ossidi solidi, LIFE3H su 3 Hydrogen Valley in Lazio, Abruzzo e Umbria, Idrogeno Civitavecchia su fotovoltaico e elettrolisi). Infine, i membri del collegio svolgono attività di ricerca in centri internazionali quali il CERN di Ginevra ed il FERMILAB di Chicago (e.g. esperimenti CMS, NA62, Mu2e).

Sbocchi occupazionali e professionali previsti

Il Dottorato intende promuovere la preparazione di professionisti capaci di essere fulcro di innovazione per l’industria e la società, di contribuire allo sviluppo di nuove conoscenze, di presentare e gestire progetti originali di ricerca e sviluppo, portando autonomamente a termine programmi di importanza strategica. Per conseguire tale obiettivo, il Corso promuove e supporta una forte integrazione tra ricerca di base e applicata con un alto grado di interdisciplinarietà, con particolare attenzione sia verso enti e realtà produttive attive in questo settore (si vedano le varie collaborazioni nei vari progetti di ricerca e convenzione dei membri del collegio come ad esempio SolydEra www.solydera.com, Walter Tosto www.waltertosto.it, Enereco www.enereco.com partner del progetto BLAZE; ICI www.icicaldaie.com, Calida www.calida-cleantech.de, Marion www.mariontechnologies.com, Tecnalia www.tecnalia.com, FZJ www.fz-juelich.de, IRIS www.irissrl.eu partner del progetto GICO; AVL www.avl.com, Fraunhofer www.fraunhofer.de, Elcogen www.elcogen.com, Kiwa www.kiwa.com, PGE www.gkpge.pl partner del progetto SO-FREE, Snam www.snam.it, Rampini www.rampini.it partner del progetto LIFE3H; Toyota, Ferrari, Bonfiglioli, Magaldi, Ansaldo, Baker Hughes, CFFT, Almawave, NTT data, Idea-re del comitato consultivo) e sia verso la ricerca di possibili spin off che possano essere sviluppati nell’ambito del dottorato stesso creando così nuove realtà produttive al momento inesistenti (utilizzando non solo il laboratorio Marconi, quale struttura operativa di questo dottorato, ma anche il recente centro Marconi Innovation Hub, l’Interuniversity Center for Statistics for Engineering: Design, Quality and Reliability (SteEring), il Center for Automotive Research and evolution (CARe) e le strutture di altri enti con cui USGM o direttamente il DSI, il DSEA e il CERITED hanno accordi). Tale multidisciplinarietà è concepita come inevitabile integrazione e sinergia tra le competenze ingegneristiche progettuali, energetiche ed informatiche con quelle di carattere fisico e matematico e quelle di ingegneria civile a architettura, al fine di promuovere un percorso capace di formare persone quanto più possibili autosufficienti, sia nell’utilizzo di strumenti e metodi per la ricerca, sia di capacità di trasferimento di tali elevate competenze nell’ambito di innovazione di impresa. In particolare, il dottorato intende essere lo strumento per la formazione avanzata di professionisti in grado di muoversi all’interno dei futuri scenari tecnologici nei vari contesti (macchine e sistemi per l’energia e l’ambiente, ingegneria aeronautica, aerospaziale e navale, fisica tecnica, misure, progettazione industriale, costruzioni meccaniche e metallurgia, telecomunicazioni, pianificazione e progettazione urbanistica e territoriale, fisica delle alte energie, analisi funzionale) con una preparazione multidisciplinare in grado di gestire sotto tutti i punti di vista una produzione industriale e di servizi tecnologicamente avanzata, dove innovazione di prodotto e di processo si realizza in modo integrato anche con il territorio e l’ambiente, con gestione di big data e con uno sguardo attento alla sostenibilità ed alla scienza di base, motore dell’innovazione.

Coerenza con gli obiettivi del PNRR

I temi di Ingegneria Industriale e dell’Informazione, Ingegneria Civile e Architettura e Scienze Fisiche e Matematiche trovano riscontro diretto, trasversale e/o indiretto in quasi tutte le politiche strategiche del PNRR. In particolare, trovano riscontro principale nella missione 2 rivoluzione verde e transizione ecologica (coprendo tutte le componenti di tale misura: M2C1: agricoltura sostenibile ed economia circolare; M2C2: energia rinnovabile, idrogeno, rete e mobilità sostenibile; M2C3: efficienza energetica e riqualificazione degli edifici; M2C4: tutela del territorio e della risorsa idrica); ma anche nella missione 1 digitalizzazione, innovazione, competitività, cultura e turismo (principale focus è sulla componente M1C2: digitalizzazione, innovazione e competitività nel sistema produttivo), nella missione 3 infrastrutture per una mobilità sostenibile (coprendo tutte le componenti di tale misura M3C1: investimenti sulla rete ferroviaria M3C2: intermodalità e logistica integrata), nella missione 4 Istruzione e Ricerca (coprendo tutte le componenti M4C1 ad esempio con lo sviluppo del laboratorio del dottorato anche in remoto e per long term test, si veda progetto europeo RE-OPEN e M4C2 ad esempio con lo sviluppo di brevetti e spin-off). Inoltre, alcuni punti di forte connessione si ritrovano nei temi generali della “Crescita intelligente. Sostenibile ed inclusiva” della “Coesione sociale e Territoriale”, della “Salute e resilienza economica, sociale ed istituzionale”, della “Transazione del verde”. Una particolare attenzione nel dottorato sarà data (in piena coerenza con gli obiettivi del PNRR che dedica al settore numerosi investimenti) al tema della “rigenerazione urbana”, intesa come uno strumento volto a “ridurre situazioni di emarginazione e degrado sociale nonché di migliorare la qualità del decoro urbano oltre che del contesto sociale e ambientale”, ed a quello della definizione di strumenti (come i Piani Urbani Integrati) che possano prevedere “una pianificazione urbanistica partecipata, con l’obiettivo di trasformare territori vulnerabili in città smart e sostenibili, limitando il consumo di suolo edificabile” (cit. PNRR).

Composizione

Il collegio di dottorato è composto da 18 membri interni (professori strutturati Marconi), 2 membri INFN e 2 membri ENEA e 1 membro SNAM per il totale dei seguenti 23 membri:

Attività formative

Programma delle attività formative

Corso su KNIME Analytics Platform – 26 giugno 2025

Elenco documenti (ad accesso interno)

Regolamento per l’elezione dei Rappresentanti dei Dottorandi
Regolamento Comitato Consultivo
Documento di Sintesi annuale

Lista studenti

Trussoni Luca Giovanni, Sviluppo e verifica sperimentale di modelli e algoritmi innovativi di gestione multi-obiettivo di stazioni di rifornimento a idrogeno, DOT17D3595 – 3.3 dottorati innovativi (DM 630) – 13702, CUP C87G24001020001
Palacios Aparicio Juan Diego, Sviluppo di nuovi processi di produzione di combustibili sintetici da biogenic waste ed elettricità valutando l’upscaling delle tecnologie innovative e la sostenibilità ambientale, DOT17D3595 – 3.3 dottorati innovativi (DM 630) – 13715, CUP C87G24001040001
Hafiz Sohaib Muhammad, Sviluppo di nuovi processi di produzione di idrogeno valutando l’upscaling delle tecnologie innovative e la sostenibilità ambientale, DOT17D3595 – 3.3 dottorati innovativi (DM 630)- 13719, CUP C87G24001030001
Lorenzo Canaroli, Sviluppo di metodologie integrate per l’aumento delle capacità funzionali del processo di Additive Manufacturing facendo uso di strategie integrate di stampa, monitoraggio e analisi dati; valutazione dei relativi effetti sul profilo di sostenibilità dei processi, DOT17D3595- 3.3 dottorati innovativi (DM 630)- 13963
Senesi Paolo, Studio applicativo sul Metaverso Industriale per l’Innovazione nello Human-Centered Design.
De Marco Massimiliano, Sviluppo di metodologie integrate per l’aumento delle capacità funzionali del processo di Additive Manufacturing facendo uso di strategie integrate di stampa, monitoraggio e analisi dati; valutazione dei relativi effetti sul profilo di sostenibilità dei processi/prodotti.
Coletti Silvano, Positioning the Multiscale Phenotypic Interactome: A New Paradigm for Real-Time Multimodal Health Monitoring
Lattanzi Annalisa, La sostenibilità nella partecipazione dei cittadini nel progetto urbano
Ligi Alessandro, Metodi di valutazione di sistemi di aiuto alla didattica basati sull’AI

PhD course in Physical and Engineering Sciences for innovation and sustainability

The PhD in Physical and Engineering Sciences for Innovation and Sustainability operates in continuity with the inspiration and the scientific and educational project of the same PhD of the previous cycles. In particular, since 2006 (cycle XXII) with the PhD in Environmental Technical Physics, since 2013 (cycle XXIX) with the PhD in Physical Sciences and Industrial Innovation Engineering, since 2022 (cycle XXXVIII) with the PhD in Physical and Engineering Sciences for Innovation and Sustainability, increasing, over the years, the number of tenured professors involved and related topics, arriving at carrying out high-level training and scientific research activities in the following areas/curricula (and related technical, economic, social and environmental analyses):

Industrial and Information Engineering (CUN area 09, 50% of the members of the college: Energy, thermomechanical and nuclear engineering; Mechanical, aerospace and naval engineering; Electrical, electronic and measurement engineering; Telecommunications and electromagnetic fields engineering; Computer engineering)
Physical Sciences (CUN area 02, 17%: Interaction taxation fundamental)
Mathematical and Computer Sciences (area 01, 16%: Mathematics; Computer Science)
Civil Engineering and Architecture (CUN area 08, 13%: Urban and Territorial Planning and Design; Structural and Geotechnical Engineering)
Economics and Statistics (CUN area 13, 4%: Business Economics).

In fact, research in industrial and information engineering increasingly requires advanced skills in physical, mathematical, computer science, economics and statistics and, as regards application in the territory, in Civil Engineering and Architecture. Examples of this are the research on the development and integration of renewable energy systems, hydrogen and fuel cells, measurement, control, automation and management systems, advanced geotechnical and structural analyses, urban and landscape analyses, studies on fundamental interactions and generally planning/design/management of innovative and sustainable systems, which can be found in the publications, projects, patents and awards of the members of the doctoral board and in the related activities carried out by the Department of Engineering Sciences (DSI), Department of Economics and Business Sciences (DSEA), Research Centre for Ecological and Digital Transition (CERITED) to which members of the doctoral board belong both experimentally, through the laboratory with the test rig of electrochemical processes (e.g. batteries/supercapacitors/fuel cells/electrolysers) and thermochemical processes (e.g. conditioning, pyrolysis, gasification), and simulatively, through the server to which teachers and researchers have access equipped with various programs (e.g. ASPEN, SIMAPRO).

Course objectives

The Doctorate aims to provide a rigorous and open education, in methodology and content, capable of responding to the needs and challenges of an evolving society. Using both classical and innovative teaching methodologies and both traditional and technologically advanced tools, the intention is to develop the multidisciplinary approach in research, directing the study of each discipline to the acquisition of specific contents and techniques and, at the same time, to interdisciplinarity, coordination and interaction, to the overall vision, to the definition of an articulated and complex but unitary knowledge, not fragmented into self-sufficient and self-referential sectors. Constant attention is also paid to consolidated and ongoing developments at national and supranational level, European in particular, in order to analyze the perspectives and the most marked trends in the various areas of interest. To achieve these goals, the PhD program aims at internationalization, encouraging the inclusion of foreign PhD students and their inclusion in multidisciplinary research activities at numerous national and international research institutions, using the agreements in place with the main national and international research centers (USGM, DSI, and CERITED have agreements with the CNR/INFN and ENEA, members of the college, but also with various national and international research institutions) and the many research projects (e.g. BLAZE on residual biomass plants and fuel cells, GICO on systems for the capture, conversion and use of CO2 for the generation of biofuels, SO-FREE on solid oxide fuel cells, LIFE3H on 3 Hydrogen Valleys in Lazio, Abruzzo and Umbria, Idrogeno Civitavecchia on photovoltaics and electrolysis). Finally, the members of the college carry out research activities in international centres such as CERN in Geneva and FERMILAB in Chicago (e.g. CMS, NA62, Mu2e experiments).

Expected employment and professional opportunities

The Doctorate aims to promote the preparation of professionals capable of being the hub of innovation for industry and society, of contributing to the development of new knowledge, of presenting and managing original research and development projects, independently completing programs of strategic importance. To achieve this goal, the Course promotes and supports a strong integration between basic and applied research with a high degree of interdisciplinarity, with particular attention to both institutions and production companies active in this sector (see the various collaborations in the various research projects and agreements of the members of the college such as SolydEra www.solydera.com, Walter Tosto www.waltertosto.it, Enereco www.enereco.com partner of the BLAZE project; ICI www.icicaldaie.com, Calida www.calida-cleantech.de, Marion www.mariontechnologies.com, Tecnalia www.tecnalia.com, FZJ www.fz-juelich.de, IRIS www.irissrl.eu partner of the GICO project; AVL www.avl.com, Fraunhofer www.fraunhofer.de, Elcogen www.elcogen.com, Kiwa www.kiwa.com, PGE www.gkpge.pl partner of the SO-FREE project, Snam www.snam.it, Rampini www.rampini.it partner of the LIFE3H project; Toyota, Ferrari, Bonfiglioli, Magaldi, Ansaldo, Baker Hughes, CFFT, Almawave, NTT data, Idea-re of the advisory committee) and both towards the search for possible spin-offs that can be developed within the doctorate itself, thus creating new production realities that do not currently exist (using not only the Marconi laboratory, as the operational structure of this doctorate, but also the recent Marconi Innovation Hub center, the Interuniversity Center for Statistics for Engineering: Design, Quality and Reliability (SteEring), the Center for Automotive Research and evolution (CARe) and the structures of other bodies with which USGM or directly the DSI, the DSEA and the CERITED have agreements). This multidisciplinarity is conceived as an inevitable integration and synergy between the design, energy and IT engineering skills with those of a physical and mathematical nature and those of civil engineering and architecture, in order to promote a path capable of training people who are as self-sufficient as possible, both in the use of tools and methods for research, and in the ability to transfer such high skills in the field of business innovation. In particular, the doctorate aims to be the tool for the advanced training of professionals able to move within future technological scenarios in various contexts (machines and systems for energy and the environment, aeronautical, aerospace and naval engineering, technical physics, measurements, industrial design, mechanical constructions and metallurgy, telecommunications, urban and territorial planning and design, high energy physics, functional analysis) with a multidisciplinary preparation able to manage from all points of view a technologically advanced industrial and service production, where product and process innovation is achieved in an integrated way also with the territory and the environment, with big data management and with a careful eye on sustainability and basic science, the driving force of innovation.

Consistency with the objectives of the PNRR

The themes of Industrial and Information Engineering, Civil Engineering and Architecture and Physical and Mathematical Sciences find direct, transversal and/or indirect feedback in almost all the strategic policies of the PNRR. In particular, they are mainly reflected in mission 2 green revolution and ecological transition (covering all the components of this measure: M2C1: sustainable agriculture and circular economy; M2C2: renewable energy, hydrogen, network and sustainable mobility; M2C3: energy efficiency and requalification of buildings; M2C4: protection of the territory and water resources); but also in mission 1 digitalisation, innovation, competitiveness, culture and tourism (the main focus is on the M1C2 component: digitalisation, innovation and competitiveness in the production system), in mission 3 infrastructures for sustainable mobility (covering all the components of this M3C1 measure: investments on the M3C2 railway network: intermodality and integrated logistics), in mission 4 Education and Research (covering all M4C1 components for example with the development of the doctorate laboratory also remotely and for long term tests, see European project RE-OPEN and M4C2 for example with the development of patents and spin-offs). Furthermore, some points of strong connection are found in the general themes of “Smart Growth. Sustainable and inclusive” of “Social and Territorial Cohesion”, of “Health and economic, social and institutional resilience”, of the “Green Transaction”. Particular attention in the doctorate will be given (in full coherence with the objectives of the PNRR which dedicates numerous investments to the sector) to the theme of “urban regeneration”, understood as a tool aimed at “reducing situations of marginalization and social degradation as well as improving the quality of urban decorum as well as the social and environmental context”, and to that of the definition of tools (such as Integrated Urban Plans) which can provide for “participatory urban planning, with the aim of transforming vulnerable territories into smart and sustainable cities, limiting the consumption of building land” (cit. PNRR).

Composition

The doctoral board is made up of 18 Marconi structured professors, 2 INFN members, 2 ENEA members and 1 SNAM member for a total of the following 23 members:

Training activities

Planning of training activities

List of documents (with internal access)

Regulations for the election of Doctoral Student Representatives
Advisory Committee Regulations
Annual Summary Document

List of PhD Student

Trussoni Luca Giovanni, Sviluppo e verifica sperimentale di modelli e algoritmi innovativi di gestione multi-obiettivo di stazioni di rifornimento a idrogeno, DOT17D3595 – 3.3 dottorati innovativi (DM 630) – 13702, CUP C87G24001020001
Palacios Aparicio Juan Diego, Sviluppo di nuovi processi di produzione di combustibili sintetici da biogenic waste ed elettricità valutando l’upscaling delle tecnologie innovative e la sostenibilità ambientale, DOT17D3595 – 3.3 dottorati innovativi (DM 630) – 13715, CUP C87G24001040001
Hafiz Sohaib Muhammad, Sviluppo di nuovi processi di produzione di idrogeno valutando l’upscaling delle tecnologie innovative e la sostenibilità ambientale, DOT17D3595 – 3.3 dottorati innovativi (DM 630)- 13719, CUP C87G24001030001
Lorenzo Canaroli, Sviluppo di metodologie integrate per l’aumento delle capacità funzionali del processo di Additive Manufacturing facendo uso di strategie integrate di stampa, monitoraggio e analisi dati; valutazione dei relativi effetti sul profilo di sostenibilità dei processi, DOT17D3595- 3.3 dottorati innovativi (DM 630)- 13963
Senesi Paolo, Studio applicativo sul Metaverso Industriale per l’Innovazione nello Human-Centered Design.
De Marco Massimiliano, Sviluppo di metodologie integrate per l’aumento delle capacità funzionali del processo di Additive Manufacturing facendo uso di strategie integrate di stampa, monitoraggio e analisi dati; valutazione dei relativi effetti sul profilo di sostenibilità dei processi/prodotti.
Coletti Silvano, Positioning the Multiscale Phenotypic Interactome: A New Paradigm for Real-Time Multimodal Health Monitoring
Lattanzi Annalisa, La sostenibilità nella partecipazione dei cittadini nel progetto urbano
Ligi Alessandro, Metodi di valutazione di sistemi di aiuto alla didattica basati sull’AI