Scuola di Medicina e Chirurgia

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Il corso intende fornire le competenze necessarie a comprendere l’impatto delle tecnologie dell’informazione sulla società e sul lavoro, e a cogliere le opportunità derivanti dal loro corretto utilizzo. Gli studenti acquisiranno nozioni di base per la modellazione e la soluzione di problemi, per l’uso di alcuni strumenti specifici del contesto sociosanitario, per la sicurezza informatica

Programma

Concetto di informazione e sua rappresentazione. Trattamento dell’informazione e strumenti per il trattamento dell’informazione. La codifica dell’informazione: Codifica dei Dati, Sistemi di Numerazione Binaria, Ottale ed Esadecimale. Codifica binaria e conversione tra le rappresentazioni. Esercizi sui sistemi di numerazione. Codifica binaria dei caratteri. Codifica binaria delle immagini. Codifica binaria dei video. Cenni alle differenze tra le codifiche analogica e digitale.

 

Analogico vs digitale. Campionamento e quantizzazione. Tecniche per comprimere i dati.

 

Elaborazione e strutturazione dell'informazione. Problemi e soluzioni. Algoritmi e programmi. Modelli. Esecutori e linguaggi. Rappresentazione degli algoritmi. Variabili, sequenze, selezioni e cicli.

 

L’esecutore. Cenni sulla computabilità. Tesi di Church-Turing. La Macchina di Turing. La Macchina di Turing universale. Modello di Von Neumann.

 

Hardware e software. Infrastrutture HardWare. Funzionalità di un calcolatore. Architettura del calcolatore. Modelli a bus. Il processore. CPU – Central Processing Unit. Organizzazione tipica di un calcolatore “bus oriented”. Ciclo Fetch–Decode–Execute. Le parti di una CPU. Tre tipologie di istruzioni. Architettura di una CPU. Cenni sul parallelismo. Incrementare le prestazioni del processore: pipelining, superpipelining, superscalarità, hyperthreading. Architetture multicore e multiprocessore. Legge di Moore. Le periferiche di I/O. La tassonomia dei calcolatori. Tre modalità di I/O: controllo da programma, interruzione (interrupt), DMA (Direct Memory Access). Struttura fisica di un PC. Più BUS. System & I/O Bus. Porte e interfacce standard: Interfacce Seriali, Interfacce parallele. Direzione della comunicazione: Simplex, Half-duplex, Full-duplex. USB. Tipologie di calcolatori (Calcolatori monouso, Calcolatori dedicati, PC, Server, Sistemi embedded, etc.) La memoria. Criteri di caratterizzazione di una memoria. La memoria centrale. Organizzazione della memoria. Memoria vs. CPU. Le memorie gerarchiche. Il principio di località (spaziale e temporale). Memorie Cache. La memoria di massa. Velocità burst vs. sustained. RAID – Redundant Array of Inexpensive Disks.

 

Le infrastrutture SoftWare. Funzioni del sistema operativo. Funzioni di servizio del SO. Vantaggi di un SO. Visioni fornite da un SO (dall'alto, dal basso). Il S.O. come intermediario presso l'hardware. Elementi di un SO. SO vs applicazioni. Multiprogrammazione. Processo vs programma. Organizzazione di un SO: gerarchia di "macchine virtuali". Organizzazione a “strati”. Nucleo (kernel). Gestore della memoria. Gestore delle periferiche. File System. Interprete dei comandi. Il middleware. La gestione dei processi.

 

Introduzione alla logica. Logica proposizionale. "vero" e "falso". I connettivi logici. Precedenza tra gli operatori. Operatori booleani binari. Proposizioni composte. Tabelle di verità. Equivalenze. Tautologie. Contraddizioni.

 

Infrastrutture di rete. Reti di calcolatori vs Sistemi distribuiti. Sistemi informativi e loro evoluzione. Tassonomia delle reti: tecnologia di comunicazione, dimensione. Servizi vs Velocità. Mezzi di trasmissione: guidati e non guidati. Trasmissioni sincrone/asincrone. Condivisione di un canale e multiplexing. Reti commutate e instradamento. Commutazione di circuito e di pacchetto. Datagrammi vs Circuiti virtuali. Le reti locali. Topologie di reti locali. Metodi di accesso a contesa e non a contesa. CSMA/CD e Token ring. Protocolli di comunicazione. La struttura di Internet. Architettura a livelli di un insieme di protocolli. Modello ISO-OSI. TCP/IP. Paradigma Client/Server. Indirizzi numerici e simbolici. DNS. Sicurezza e collegamento a internet.

 

 

Introduzione al cloud computing. Il sistema informatico come utility. Livelli di servizio cloud: IaaS (Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS (Software as a Service). I principali player sul mercato del cloud computing. Cloud: Vantaggi e svantaggi per l'utente finale e per le aziende.

 

Sicurezza in rete. Internet, Intranet, Extranet. Criteri di sicurezza. Firewall. Controlli di accesso. Autenticazione. Sicurezza nelle comunicazioni: integrità, riservatezza, non ripudio. Crittografia simmetrica. Crittografia asimmetrica. Certificati digitali. Cifratura e firma digitale di un documento. Autorità di certificazione. Sicurezza nelle comunicazioni sul web. SSL. Auditing e gestione allarmi. Steganografia, crittografia, messaggio in chiaro, chiave, crittoanalisi. Crittografia classica e crittografia moderna. Cifrario ATBASH. Scitala spartana. Scacchiera di Polibio. Il cifrario di Cesare. Approcci "brute force" (a forza bruta). Cifrario di Vigenère. La macchina "enigma". Algoritmo DES. Il protocollo del "doppio lucchetto". Diffie-Hellman-Merkle: crittografia a chiave pubblica. L'algoritmo RSA. SSL-WEP-WPA.

 

Ingegneria sociale. Hacking. Truffe. Ransomware. Falsi miti. Buone pratiche per aumentare la sicurezza nel mondo digitale.

 

Cartella clinica elettronica. Tipologie di cartelle cliniche. Requisiti delle cartelle cliniche e dei sistemi di gestione. Utenti della cartella clinica. I dati nella cartella clinica: tre possibili viste, accessibilità. Trasmissione dei dati. Sistemi informativi. Finalità di un sistema informativo in sanità. Modelli di cartelle cliniche (tempo, sorgenti, problemi). Integrazione. Architetture dei sistemi informativi sanitari. Interoperabilità. Standard. Standardizzazione. Gerarchie di classificazione e Tassonomie. Ontologie. Tipi di relazione. Sistemi terminologici e di codifica (ICD-XXX, DRG, etc.). International Classification of Diseases (ICD). Diagnosis Related Group (DRG). Scheda di dimissione ospedaliera (SDO). Standardizzazioni semantiche e sintattiche. Health Level 7 (HL7). Documenti XML. Organizzazione di HL7. Modellazione HL7. Clinical Document Architecture (CDA). HL7 CDA. Struttura CDA. Allegati CDA.

 

Elaborazione digitale delle immagini. Immagini digitali. Immagini biomediche: tipologie e utilizzo. Esempi di generazione di immagini biomediche. Image processing. Caratteristiche della visione umana. Elaborazione a tre livelli (low, mid, high). Immagini digitali. Campionamento e quantizzazione. Problema dell'aliasing. Parametri fisici descrittivi di una immagine. Miglioramento della qualità di una immagine. Rapporto segnale/rumore. Luminosità, contrasto, filtri. Analisi di immagini biomediche. Immagini 2D e 3D: pixel e voxel. Scala di Hounsfield. Segmentazione. Classificazione. Lo standard DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine: immagini e comunicazione digitali in medicina). Storia e Compatibilità. Le immagini DICOM. PACS: Picture Archiving and Communication System. DICOM e PACS.

 

Cenni divulgativi su: intelligenza artificiale, teoria dei giochi, ingegneria sociale e sicurezza nell’era digitale.

Stima dell’impegno orario richiesto per lo studio individuale del programma

68 ore

Risorse per l'apprendimento

Libri di testo:

• Donatella Sciuto, Giacomo Buonanno, Luca Mari: “Introduzione ai sistemi informatici” 4/ed, Mc Graw Hill (Capitoli 1, 2, 3, 6, 7, 8)
• Maceratini R., Ricci F.: “Il MEDICO ON-LINE (Manuale di informatica medica)”, Verduci Editore (Capitoli 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

 

Ulteriori letture consigliate per approfondimento:

• Alberto Rosotti: “Informatica medica” (Edizione aggiornata Gennaio 2020), McGraw-Hill Education Italy

 

Altro materiale didattico:

• Cannataro, “RETI DI CALCOLATORI ED INTERNET”, Dispensa fornita dal docente.
• Slide, Dispense ed altro materiale reso disponibile dal docente anche sulla piattaforma di e-learning di ateneo.

Attività di supporto

Incontri con il docente previo appuntamento da concordare via email; discussioni aperte con gli studenti (“question time”).

Modalità di frequenza

Le modalità sono indicate dal Regolamento didattico d’Ateneo.

 

Modalità di accertamento

Le modalità generali sono indicate nel regolamento didattico di Ateneo all’art.22 consultabile al link http://www.unicz.it/pdf/regolamento_didattico_ateneo_dr681.pdf

 

L’esame finale è svolto in forma scritta, seguita da un colloquio integrativo in caso di esame online.

I criteri sulla base dei quali sarà giudicato lo studente sono:

• (scritto) Numero di risposte corrette al test finale. La prova si considera superata con 10 risposte corrette su 20.
• (orale) Discussione sugli argomenti della prova scritta, volta ad accertare l’effettiva conoscenza degli argomenti che hanno portato a dare le risposte.

La valutazione sarà pertanto

• IDONEO nel caso di test scritto superato e di competenze accertate:
• NON IDONEO in caso contrario.