Questo insegnamento presenta contenuti di tipo sia metodologico sia applicativo. In particolare, scopo del corso è fornire agli studenti gli strumenti teorici e le metodologie proprie della ricerca operativa, mostrando quindi la loro applicazione al progetto di reti di computer La ricerca operativa mette infatti a disposizione potenti metodologie matematiche (modelli matematici, algoritmi e software) per la soluzione di problemi complessi di ottimizzazione, ovvero, di minimizzazione (o massimizzazione) di funzioni di costo (profitto), soggette a vincoli. Il corso fornisce le conoscenze degli strumenti più adatti a risolvere i problemi proposti per il progetto di reti di computer. Il corso presenta laboratori in cui gli studenti saranno chiamati a mettere in pratica le metodologie apprese a lezione.

Il corso prevede forti contenuti metodologici. Gli studenti approfondiranno la conoscenza di strumenti e
metodologie per la soluzione di problemi di ottimizzazione lineare continua e di ottimizzazione combinatoria.
Gli studenti impareranno a costruire modelli matematici per la rappresentazione di problemi di ottimizzazione
dei tipi sopraddetti. Dopo l’analisi della complessità computazionale dei problemi di ottimizzazione, verranno studiati i metodi di soluzione di tali problemi. Particolare attenzione verrà data ai metodi euristici di ricerca locale, alle meta-euristiche ed alle più recenti math-euristiche. Inoltre, saranno studiati i problemi di flusso in grafi.
Verranno, infine considerati alcuni dei problemi specifici che tipicamente si incontrano nella progettazione di
una rete di computer, come ad esempio: pianificazione della capacità di infrastruttura, l'ottimizzazione dei
percorsi, la definizione del massimo flusso che può essere trasportato. La modellazione e
la soluzione di problemi di progetto permetterà agli studenti di affinare la loro capacità di applicare le conoscenze acquisite nel corso. Gli studenti saranno chiamati a risolvere esercitazioni pratiche in laboratorio per
risolvere alcuni dei problemi visti durante le lezioni teoriche.

È richiesto una adeguata conoscenza delle basi matematiche. Gli studenti devono conoscere i principi di funzionamento delle reti di computer, e delle diverse tecnologie di rete. È richiesta anche una buona
conoscenza del linguaggio C.

• Costruzione di modelli di ottimizzazione partendo da problemi reali (9h)
• Analisi della complessità computazionale dei problemi di ottimizzazione (4,5 h)
• Cenni a problemi di flusso su reti (4,5 h)
• Euristiche costruttive polinomiali e di ricerca locale per problemi di ottimizzazione (3h)
• Meta-euristiche per problemi di ottimizzazione: Simulated Annealing, Genetic Algorithms, Tabu Search ed altre (12 h)
• Math-euristiche per problemi di ottimizzazione (3h).

• Applicazioni su casi reali di progettazione di reti di computer (20 h):
o Problemi di instradamento (10 h)
o Problemi di pianificazione della topologia e della capacità (10 h)

Sono previste esercitazioni in aula ed in laboratorio sui diversi argomenti presentati nel corso. Gli studenti
dovranno implementare alcuni degli algoritmi proposti e svolgere simulazioni per vedere l'efficacia delle
tecniche proposte. Gli studenti avranno a disposizione librerie software che saranno utili per l'implementazione
degli algoritmi. I laboratori richiedono una buona conoscenza del linguaggio C

Sono disponibili dispense delle lezioni e delle esercitazioni, esempi di scritti di esame ed esercizi, e i manuali
per le esercitazioni di laboratorio. Tutto il materiale didattico è scaricabile da un sito web attraverso il portale
della didattica. Sono anche a disposizione articoli scientifici che descrivono i problemi affrontati e propongono diverse soluzioni e metodologie per risolvere gli stessi.

Sono consigliati i seguenti libri di testo:

• R. Tadei, F. Della Croce, Elementi di Ricerca Operativa, Progetto Leonardo, Editrice Esculapio, Bologna, 2010.
• R. Tadei, F. Della Croce, A. Grosso, Fondamenti di Ottimizzazione, Progetto Leonardo, Editrice Esculapio, Bologna, 2005.
• M. Ghirardi, A. Grosso, G. Perboli, Esercizi di Ricerca Operativa, Progetto Leonardo, Editrice Esculapio, Bologna, 2009.
• D. J. Luenberger, Linear and Nonlinear Programming, Springer, 3rd ed., 2008.
• R.K. Ahuja, T.L. Magnanti, J.B. Orlin, Network Flows, Prentice Hall, 1993.
• L. Nemhauser, L.A. Wolsey, Integer Programming, Wiley, 1998.

L'esame prevede una prova scritta divisa in due parti

Parte 1 – theory – in cui gli studenti saranno chiamati a rispondere a 3-4 domande o esercizi sulla parte
teorica del corso. Questa parte permette di valutare la dimestichezza e padronanza sulle metodologie teoriche.

Parte 2 – application to networking – in cui gli studenti saranno chiamati a rispondere a 2-3 domande
o esercizi sulla parte applicativa del corso. Questa parte permette di valuatare la capacità dello studente
ad applicare le metdologie acquisite per risolvere problemi concreti.

Gli studenti dovranno consegnare una relazione di laboratorio in cui riporteranno i risultati ottenuti durante le esercitazioni. Queste ultime saranno svolte in gruppo. E’ richiesta una relazione per gruppo,
da consegnare prima di sostenere l’esame scritto.