Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca Dipartimento per l'Università, l'Alta Formazione Artistica, Musicale e Coreutica e per la Ricerca Direzione

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Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Dipartimento per l'Università, l'Alta Formazione Artistica, Musicale e Coreutica e per la Ricerca
Direzione Generale per il Coordinamento e lo Sviluppo della Ricerca

PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE
RICHIESTA DI COFINANZIAMENTO (D.M. 2/ric del 12/01/2012)

PROGETTO DI UNITÀ DI RICERCA - MODELLO B
Anno 2010-2011 - prot. 2010J3HN72_008

1 - Area Scientifico-disciplinare

01: Scienze matematiche e informatiche	90%	*
09: Ingegneria industriale e dell'informazione	10%

* Area prescelta ai fini della valutazione

2 - Coordinatore Scientifico

TERENZIANI	PAOLO
Professore Ordinario
Università degli Studi del PIEMONTE ORIENTALE "Amedeo Avogadro"-Vercelli
Facoltà di SCIENZE MATEMATICHE FISICHE e NATURALI
Dipartimento di INFORMATICA

3 - Responsabile dell'Unità di Ricerca

MONTALI (Cognome)	MARCO (Nome)
Ricercatore a t.d. (art.1 comma 14 L. 230/05) (Qualifica)	27/09/1981 (Data di nascita)	MNTMRC81P27L781P (Codice fiscale)
Libera Università di BOLZANO (Università/Ente)
Dipartimento di SCIENZE E TECNOLOGIE INFORMATICHE (Dipartimento)
0471016116 (telefono)	(fax)	montali@inf.unibz.it (E-mail)

4 - Curriculum scientifico

Testo italiano

Marco Montali si è laureato con lode in Ingegneria Informatica nel 2003, e ha conseguito una laurea specialistica con lode in Ingegneria Informatica nel 2005, entrambe presso l'Università di Bologna. Nel 2005, ha ricevuto una borsa SPINNER di trasferimento tecnologico sul tema della "formalizzazione e verifica di protocolli di cura".

Nel 2009 ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria Elettronica, Informatica e delle Telecomunicazioni presso l'Università di Bologna, ed è stato in seguito assegnatario di un assegno di ricerca post-dottorale sul tema "un approccio dichiarativo alla specifica e verifica di linee guida mediche".
La sua tesi di Dottorato è stata insignita del premio "Marco Cadoli", assegnato dall'Associazione Italiana di Programmazione Logica (GULP) alle migliori tesi in logica computazionale discusse tra il 2007 e il 2009.
Nel luglio 2010 è stato "visiting researcher" presso la Eindhoven University of Technology, in particolare presso il gruppo "Architecture of Information Systems", guidato dal Prof. van der Aalst, grazie ad una borsa vinta presso l'Organizzazione olandese per la Ricerca Scientifica (NWO).
Da maggio 2011 è ricercatore a tempo determinato (RTD) presso il centro di ricerca KRDB, Facoltà di Scienze e
Tecnologie Informatiche della Libera Università di Bolzano.

L'attività di ricerca di Marco Montali verte su aspetti teorici, metodologici e sperimentali della rappresentazione della conoscenza e ragionamento automatico per la formalizzazione, la verifica e il monitoraggio dei processi aziendali, linee guida mediche, sistemi orientati ai servizi e sistemi multi-agente.

Attualmente sta investigando la specifica formale e la verifica automatica di processi aziendali centrati sui dati e sugli artefatti, i quali comprendono sia il flusso di attività che la manipolazione dei dati. Questi sistemi sono tipicamente a stati infiniti, e la loro verifica richiede lo studio combinato di diverse aree di ricerca, come business process management, database, metodi formali, rappresentazione della conoscenza e ragionamento automatico. Tale attività di ricerca si inquadra anche nel contesto del progetto europeo ACSI (Artifact-Centric Service Interoperation).
E' autore di una monografia Springer sulla specifica e verifica di modelli di interazione dichiarativi e aperti, e più di 50 articoli su: modellazione dichiarativa, verifica e monitoraggio di processi, regole di business, coreografie, linee guida mediche e protocolli di interazione multi-agente; verifica di compliance, supporto alle decisioni e process mining; sistemi multi-agente aperti e approcci basati su "commitments"; verifica di interoperabilità, composizione e scoperta di web service (semantici); logica computazionale, programmazione logica e sue estensioni; ragionamento temporale e calcolo degli eventi.

Marco Montali è stato chair per il "doctoral program" della "Third International Spring School on Computational Logic (ISCL 2011)", e demo co-chair per il "5th International Symposium on Rules (RuleML 2011)". E' stato inoltre membro del comitato di programma e revisore per varie conferenze e riviste nazionali ed internazionali, come IEEE Transactions on Services Computing, Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, IJCAI, AAMAS e CILC.

E' attualmente titolare del corso di modellazione concettuale per i sistemi informativi nell'ambito del master in
"Computer Science", Liberà Università di Bolzano, e co-titolare del corso di sistemi distribuiti nell'ambito del bachelor in "Computer Science and Engineering", Liberà Università di Bolzano. Negli anni passati è stato assistente per i corsi di intelligenza artificiale, sistemi operativi, fondamenti e laboratorio di informatica nell'ambito del bachelor e master in Ingegneria Informatica, Università di Bologna.

E' co-supervisore di uno studente di Dottorato sul tema della combinazione di processi e ontologie, e durante la sua carriera è stato co-supervisore di una trentina di tesi di bachelor e master in Ingegneria Informatica.

Testo inglese

Marco Montali received a BEng Degree cum laude in Computer Science Engineering, 2003, and a MEng Degree cum laude in Computer Science Engineering, 2005, both from the University of Bologna. In 2005, he was receipient of a SPINNER technology transfer grant on the "formalization and verification of careflows". In 2009, he received his PhD in Electronics, Computer Science and Telecommunications Engineering, from the University of Bologna, and then worked as a post-doc at the same University, focusing on "a declarative approach to the specification and verification of clinical guidelines".

His PhD thesis received the "Marco Cadoli" Distinguished Dissertation Award, awarded by the Italian Association for Logic Programming to the most outstanding italian PhD theses focused on computational logic, and discussed between 2007 and 2009.
In july 2010, he was visiting researcher at the Eindhoven University of Technology - Architecture of Information Systems group, lead by Prof. Wil M.P. van der Aalst, with a visitor travel grant awarded by the Netherlands Organization for Scientific Research (NWO).
From may 2011 he is a researcher (RTD - ricercatore a tempo determinato) at the KRDB research centre, Faculty of Computer Science, Free University of Bozen-Bolzano.

The research activity of Marco Montali focuses on theoretical, methodological and experimental aspects of knowledge representation and automated reasoning for the formal specification, verification and monitoring of business processes, clinical guidelines, service-oriented and multi-agent systems.

He is currently investigating the formal specification and automated verification of artifact- and data-centric business processes, encompassing both control-flow aspects and the manipulation of data. These are typically infinite state systems, and their verification requires a novel combination of several different research areas, such as business process management, databases, formal methods, knowledge representation and reasoning. This activity is carried out also in the context of the ACSI (Artifact-Centric Service Interoperation) EU Project.
He authored a Springer book on the specification and verification of declarative open interaction models, and more than 50 papers on: (declarative) modeling, formal verification and monitoring of business processes, business rules, choreographies, clinical guidelines and multi-agent interaction protocols; compliance checking, operational decision support and process mining; open multi-agent systems and commitment-based approaches; interoperability verification, composition and discovery of (semantic) web services; computational logic, logic programming and extensions; temporal reasoning and event calculus.

Marco Montali chaired the doctoral program at the Third International Spring School on Computational Logic (ISCL 2011), and was demo co-chair at the 5th International Symposium on Rules (RuleML 2011).

He also served as PC member and reviewers for a number of conferences and relevant journals, such as IEEE Transactions on Services Computing, Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, IJCAI, AAMAS and CILC.

He is currently lecturer for the Conceptual Modeling for Information Systems course at the MSc in Computer Science, Free University of Bozen-Bolzano, and co-Lecturer for the Distributed Systems course at the BSc in Computer Science and Engineering, Free University of Bozen-Bolzano. Before that, he was teaching assistant for Fundamentals of Artificial Intelligence, Operating Systems, Fundamentals and Lab of Computer Science courses, BEng and MEng Computer Science Engineering, University of Bologna.

He is co-supervisor of a PhD student working on the combination of process and ontological modeling, and during his career he co-supervised some 30 BEng and MEng theses in Computer Science Engineering.

5 - Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile dell'Unità di Ricerca

1.	A. BOTTRIGHI, F. CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., S. MONTANI, P. TERENZIANI (2012). Conformance Checking of Executed Clinical Guidelines in Presence of Basic Medical Knowledge. In: Business Process Management Workshops BPM 2011 International Workshops, Clermont-Ferrand, France, August 29, 2011, Revised Selected Papers, Part II. Clermont-Ferrand, France, August 29, 2011, BERLIN: Springer, vol. 100, p. 200 - 211, ISBN/ISSN: 978-3-642-28115-0
2.	F. CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2011). Modeling and verifying business process and choreographies through the abductive proof procedure SCIFF and its extensions. INTELLIGENZA ARTIFICIALE, vol. 5 (1); p. 101 - 105, ISSN: 1724-8035
3.	MONTALI M., P. TORRONI, N. ZANNONE, P. MELLO, V. BRYL (2011). Engineering and verifying agent-oriented requirements augmented by business constraints with B-Tropos. AUTONOMOUS AGENTS AND MULTI-AGENT SYSTEMS, vol. 23; p. 195 - 223, ISSN: 1387-2532
4.	S. BRAGAGLIA, F. CHESANI, E. FRY, P. MELLO, MONTALI M., D. SOTTARA (2011). Event Condition Expectation (ECE-) Rules for Monitoring Observable Systems. In: LNCS Rule - Based Modeling and Computing on the Semantic Web. Fort Lauderdale, Florida, USA, November 3-5, 2011, BERLIN: Springer, vol. 7018, p. 267 - 281, ISBN/ISSN: 978-3-642-24907-5
5.	A. BOTTRIGHI, F.CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., S. MONTANI, S. STORARI, P. TERENZIANI (2010). Analysis of the GLARE and GPROVE approaches to Clinical Guidelines. In: Knowledge Representation for Health-Care. Data, Processes and Guidelines. AIME 2009 Workshop KR4HC 2009, Verona, Italy, July 19, 2009, Revised Selected and Invited Papers . Verona, Italy, July 19, 2009, BERLIN: Springer, vol. LNCS 5943/2010, p. 76 - 87, ISBN/ISSN: 978-3-642-11807-4
6.	D. SOTTARA, L. LUCCARINI, P. MELLO, G.L. BRAGADIN, M. MANCINI, MONTALI M., G. COLOMBINI (2010). Formal verification of wastewater treatment processes using events detected from continuous signals by means of artificial neural networks. Case study: SBR plant. ENVIRONMENTAL MODELLING & SOFTWARE, vol. 25 (5); p. 648 - 660, ISSN: 1364-8152
7.	F. CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2010). A Logic-Based, Reactive Calculus of Events. FUNDAMENTA INFORMATICAE, vol. 105(1-2); p. 135 - 161, ISSN: 0169-2968
8.	F. CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2010). Monitoring Time-Aware Social Commitments with Reactive Event Calculus. In: Proceedings of the 20th European Meeting on Cybernetics and Systems Research (EMCSR 2010) - International Workshop From Agent Theory to Agent Implementation (AT2AI-7). University of Vienna, Vienna, Austria, April 6-9, 2010, VIENNA: Austrian Society for Cybernetics Studies, vol. 6/6, p. 447 - 452, ISBN/ISSN: 978-3-85206-178-8
9.	F. CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., S. STORARI, P. TORRONI (2010). On the integration of declarative choreographies and Commitment-based agent societies into the SCIFF logic programming framework. MULTIAGENT AND GRID SYSTEMS, vol. 6(2); p. 165 - 190, ISSN: 1574-1702
10.	MONTALI M. (2010). Specification and Verification of Declarative Open Interaction Models. BERLIN HEIDELBERG: Springer Verlag, p. 411, ISBN: 978-3-642-14537-7

11.	MONTALI M., M. PESIC, W. M. P. VAN DER AALST, F. CHESANI, P. MELLO, S. STORARI (2010). Declarative Specification and Verification of Service Choreographies. ACM TRANSACTIONS ON THE WEB, vol. 4; p. 1 - 62, ISSN: 1559-1131
12.	MONTALI M., P. TORRONI, F. CHESANI, P. MELLO, M. ALBERTI, E. LAMMA (2010). Abductive Logic Programming as an Effective Technology for the Static Verification of Declarative Business Processes. FUNDAMENTA INFORMATICAE, vol. 102(3-4); p. 325 - 361, ISSN: 0169-2968
13.	A. BOTTRIGHI, F. CHESANI, P. MELLO, G. MOLINO, MONTALI M., S. MONTANI, S. STORARI, P. TERENZIANI, M. TORCHIO (2009). A Hybrid Approach to Clinical Guideline and to Basic Medical Knowledge Conformance. In: Proceeding of the Artificial Intelligence in Medicine, 12th Conference on Artificial Intelligence in Medicine, AIME 2009. Verona, Italy, July 18-22, 2009, BERLIN: Springer, vol. LNCS 5651, p. 91 - 95, ISBN/ISSN: 978-3-642-02975-2
14.	F. CHESANI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., F. RIGUZZI, S. STORARI (2009). Exploiting inductive logic programming techniques for declarative process mining. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 5460; p. 278 - 295, ISSN: 0302-9743
15.	M. ALBERTI, M. CATTAFI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, MONTALI M., P. MELLO, P. TORRONI (2009). Integrating Abductive Logic Programming and Description Logics in a Dynamic Contracting Architecture. In: Proceeding of the IEEE International Conference on Web Services. Los Angeles, CA, USA, 6-10 July 2009, s.l: IEEE, p. 254 - 261
16.	MONTALI M., F. CHESANI, P. MELLO, P. TORRONI (2009). Commitment Tracking via the Reactive Event Calculus. In: IJCAI 2009: Proceedings of the 21st International Joint Conference on Artificial Intelligence. Pasadena, California, USA, July 11-17, 2009, s.l: s.n, p. 91 - 96
17.	F. CHESANI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., S. STORARI, P. BALDAZZI, M. MANFREDI (2008). Conformance Checking of Cancer-Screening Careflows: an Approach based on Computational Logic. In: ANNETTE TEN TEIJE, SILVIA MIKSCH, PETER LUCAS. Computer-based medical guidelines and protocols: A primer and current trends. p. 183 - 192, AMSTERDAM: IOS Press, ISBN/ISSN: 978-1-58603-873-1
18.	M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2008). Expressing and verifying contracts with abductive logic programming. INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONIC COMMERCE, vol. 12(4); p. 9 - 38, ISSN: 1086-4415
19.	MONTALI M., P. TORRONI, M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO (2008). Verification from declarative specifications using Logic Programming. In: Proceedings of the 24th International Conference on Logic Programming (ICLP). Udine, Italy, December 9-13, 2008, BERLIN, HEIDELBERG: Springer-Verlag, vol. 5366, p. 440 - 454, ISBN/ISSN: 978-3-540-89981-5
20.	E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., F. RIGUZZI, S. STORARI (2007). Inducing Declarative Logic-Based Models from Labeled Traces. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4714; p. 344 - 359, ISSN: 0302-9743

21.	F. CHESANI, P. MELLO, MONTALI M., S. STORARI (2007). Testing Careflow Process Execution Conformance by Translating a Graphical Language to Computational Logic. LECTURE NOTES IN ARTIFICIAL INTELLIGENCE, vol. 4594; p. 479 - 488, ISSN: 0302-9743
22.	M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2007). A rule-based approach for reasoning about collaboration between smart Web services. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4524; p. 279 - 288, ISSN: 0302-9743
23.	M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2007). A rule-based approach for reasoning about collaboration between smart Web services. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4524; p. 279 - 288, ISSN: 0302-9743
24.	M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI (2007). Web Service Contracting: Specification and Reasoning with SCIFF. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4519; p. 68 - 83, ISSN: 0302-9743
25.	M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., P. TORRONI. (2007). Web Service Contracting: Specification and Reasoning with SCIFF. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4519; p. 68 - 83, ISSN: 0302-9743
26.	F. CHESANI, A. CIAMPOLINI, P. MELLO, MONTALI M., S. STORARI (2006). Testing guidelines conformance by translating a graphical language to computational logic. In: Proceedings of the workshop "AI techniques in healthcare:evidence based guidelines and protocols". Riva del Garda, 28 August - 1 September 2006, s.l: s.n
27.	F. CHESANI, P. DE MATTEIS, P. MELLO, MONTALI M., S. STORARI (2006). A Framework for Defining and Verifying Clinical Guidelines: A Case Study on Cancer Screening. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4203; p. 338 - 343, ISSN: 0302-9743
28.	F. CHESANI, P. DE MATTEIS, P. MELLO, MONTALI M., S.STORARI (2006). A Framework for Defining and Verifying Clinical Guidelines: A Case Study on Cancer Screening. In: Foundations of Intelligent Systems. 16th International Symposium, ISMIS 2006, Bari, Italy, September 27-29, 2006. Proceedings . Bari, 27- 29 Settembre 2006, BERLIN: Springer Berlin / Heidelberg, vol. 4203/2006, p. 338 - 343, ISBN/ISSN: 978-3-540-45764-0
29.	M. ALBERTI, F. CHESANI, M. GAVANELLI, E. LAMMA, P. MELLO, MONTALI M., S. STORARI, P. TORRONI (2006). Computational logic for run-time verification of web services choreographies: exploiting the SOCS-SI tool. LECTURE NOTES IN COMPUTER SCIENCE, vol. 4184; p. 58 - 72, ISSN: 0302-9743
30.	CIAMPOLINI A., MELLO P., MONTALI M., STORARI S. (2005). Using social integrity constraints for on-the-fly compliance verification of medical protocol. In: Proceedings of eighteenth IEEE Symphosium on Computer Based Medical Systems (CBMS) 2005, LOS ALAMITOS: IEEE Press, p. 503 - 505

6 - Abstract dei compiti svolti dall'Unità di Ricerca

Testo italiano

I processi clinico-sanitari costituiscono un importante esempio di “processi basati sulla conoscenza”. Nel contest medico, infatti, l’esecuzione dei processi clinico-sanitari è principalmente guidata dai dati acquisiti per il paziente fino allo stato corrente, nonché dall’interpretazione di tali dati da parte dello staff medico-sanitario, che sfrutta la propria conoscenza di background e le raccomandazioni provenienti da linee guida e protocolli basati sull’evidenza.

Allo stesso tempo, attualmente stiamo assistendo ad un continuo increment della complessità dei processi clinici, a causa della sempre più capillare specializzazione della conoscenza medica, della necessità di fornire cure personalizzate e distribuite sul territorio (non solo per supportare il personale medico all’interno delle strutture sanitarie, ma anche per fornire aiuto ai pazienti quando sono a casa), dell’incremento dei costi di gestione di pazienti cronici o in età avanzata, e della necessità di condividere conoscenza verso percorsi di cura capaci di coordinare diverse aree della medicina e differenti linee guida e protocolli interagenti.
Per tutte queste ragioni, è essenziale sviluppare linguaggi e tecniche di supporto al personale medico-sanitario nel contest della specifica, verifica, esecuzione ed analisi dei processi clinici, considerando allo stesso tempo il flusso di controllo delle attività e come queste vanno a manipolare i dati.
In questo contesto, sarebbe desiderabile rappresentare la conoscenza medica e i dati clinici in modo astratto e orientate agli esperti di dominio. D’altro canto, all’interno di una struttura sanitaria i dati reali sono concretamente memorizzati in una moltitudine di basi di dati (tipicamente relazionali) secondo schemi interni e ad-hoc. Un secondo aspetto altrettanto fondamentale consiste nella riconciliazione della conoscenza astratta e slegata da dettagli implementativi con le sorgenti di dato reali, al fine di facilitare la comprensione dei processi clinici e delle loro esecuzioni a livello semantico, e infine supportare e migliorare la loro governance e il loro ri-uso.
Nel contesto del progetto, l’unità FUB indagherà estensivamente queste due aree, riassunte di seguito per convenienza: combinazione di processi clinici e dati, e connessione tra i dati modellati a livello concettuale e le sorgenti di dato concrete.
In particulare, verranno investigati i seguenti punti:
• Modellazione e formalizzazione di processi clinici centrati sui dati, in cui il flusso delle attività e i dati manipolati da esse sono entrambi trattati come entità di prima classe.
• Formalizzazione di proprietà mediche (temporali) complesse utilizzando logiche temporali del prim’ordine.
• Verifica automatica di processi clinici centrati sui dati, al fine di determinarne correttezza e aderenza a proprietà mediche.
• Modellazione concettuale di dati clinici mediante ontologie, e gestione/governance automatizzata dei dati concreti tramite tecniche di accesso ai dati basato su ontologie, considerando anche il legame con la prospettiva del processo.
• Studio di diversi linguaggi ontologici per la rappresentazione della conoscenza medica, in particolare per studiarne trattabilità e complessità nei dati. Questa è una proprietà chiave, poiché il sistema informativo di una tipica struttura sanitaria contiene una vastissima molte di dati.
Queste tematiche verrano studiate dal punto di vista fondazionale ma anche considerandone le implicazioni pratiche, e studiandone l’applicazione nell’ambito dei casi di studio che verranno identificati durante il progetto.

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