> FocusUnimore > numero 55 – febbraio 2025
HiPeRT: a cutting-edge ecosystem in automotive and related technologies
The High-Performance Real-Time Laboratory (HiPeRT Lab) is an innovative ecosystem established in 2014 within UNIMORE, led by Professor Marko Bertogna. The lab, comprising around 80 researchers, specialises in embedded and real-time systems, with applications in areas such as autonomous driving, artificial intelligence, and high-performance systems. In 2016, the lab gained recognition for its success in the field of autonomous vehicles, helping position UNIMORE as a global reference point. Subsequently, HiPeRT Lab founded two spin-offs: Hipert Srl, focused on autonomous driving, and Minerva Systems Srl, specialising in software for embedded systems. In the field of autonomous driving, HiPeRT has participated in international events such as the Indy Autonomous Challenge and Roboracer. The ecosystem has effectively integrated university research with industry, fostering a technology transfer process that generates job opportunities and creates synergy between academia and industry. Moreover, the lab has enriched UNIMORE’s educational offerings by introducing innovative courses and contributing to the Formula Student Driverless team.
High-Performance Real-Time Laboratory è un ecosistema nato all’interno di UNIMORE nel 2014.
Diretto dal Prof. Marko Bertogna del FIM, dove ha anche sede, è composto da un’ottantina di ricercatori, prevalentemente informatici, matematici, ingegneri informatici e del veicolo, inquadrati in un laboratorio di ricerca (HiPeRT Lab) e due startup (Hipert srl e Minerva Systems srl).
Fin dall’inizio, HiPeRT Lab si è distinto per essere all’avanguardia nel campo dei sistemi embedded e real-time, e fra i pionieri della ricerca nel campo.
Nel 2016 ha colto l’occasione di fare ricerca nel campo delle automobili autonome: questa sfida è stata accettata rendendo Unimore uno dei punti di riferimento in Italia e nel mondo.
La storia alla base di questo esito è senz’altro indicativa di come un mix di competenza, entusiasmo, e capacità di attrarre persone e fondi possa portare a grandi risultati.
La prima sliding door: la guida autonoma
Nel 2012 Marko Bertogna ha iniziato la sua attività di ricerca presso Unimore, con particolare riguardo ai sistemi real-time.
| I sistemi real-time sono dispositivi hardware e software che hanno requisiti non solo funzionali (“devo fare questa cosa”), ma anche temporali (“devo farla nel minor tempo possibile”), e di predicibilità (“il tempo di calcolo deve SEMPRE essere inferiore ad un vincolo dato, secondo un’analisi che dev’essere formalmente corretta”). Questo particolare tipo di disciplina esiste fin dagli arbori dell’Informatica, ed è alla base dei cosiddetti sistemi “safety critical”, ovvero quei sistemi che interagiscono direttamente con gli esseri umani: dai sistemi biomedicali per dialisi, ai pacemaker, alle automobili e agli aerei, solo per citarne alcuni. |
Negli anni successivi il gruppo si è arricchito di ricercatori provenienti principalmente dal mondo dei sistemi embedded, del calcolo ad alte prestazioni (Prof. Nicola Capodieci e Dott. Roberto Cavicchioli), dell’Analisi numerica applicata all’Intelligenza Artificiale (Dott.ssa Giorgia Franchini) e dei sistemi real-time (Dott. Marco Solieri).
| I sistemi di calcolo ad alte prestazioni (“High Performance Computing – HPC”) prevedono l’utilizzo di server di grosse dimensioni, spesso grandi come una palestra, e con un consumo energetico molto elevato, e sono tradizionalmente usati nelle discipline di fisica astronomica, biologia molecolare, genetica, finanza, e recentemente per l’addestramento di sistemi di intelligenza artificiale. Al contrario, il regime operativo dei sistemi embedded (anche detti “sistemi integrati”) hanno come vincoli progettuali le ridotte dimensioni e peso, e soprattutto la necessità di consumare pochissima corrente. Esistono computer che riescono a far girare una rete neurale artificiale consumando quanto una lampadina. |
Questo mix di diverse discipline, da cui è nato il nome High-Performance Real-Time Lab, si è rivelato particolarmente proficuo dal punto di vista scientifico, anche se un evento quasi casuale, legato al progetto Horizon 2020 Hercules, ha consentito il salto di qualità.
In tale progetto, si prevedeva che un partner (laboratorio Vislab di UNIPR) progettasse un veicolo autonomo. Nel 2016, tuttavia, Vislab è stato venduto ad un’azienda statunitense e ciò ha causato la sua non eligibilità per il programma europeo H2020, a progetto già approvato ed in procinto di cominciare. L’unica alternativa a restituire il finanziamento complessivo di oltre 3 Miloni di Euro, era provare comunque a costruire l’auto.
Nonostante la complessità della sfida e le numerose difficoltà iniziali, il progetto è stato completato con successo e il plauso della Commissione Europea, e ha portato il gruppo una significativa affermazione.
Ad esso sono seguiti altri follow-up (Prystine, Class, Secredas, NewControl…) ed un numero elevato di pubblicazioni, consentendo di raggiungere l’eccellenza in molteplici campi. Inoltre, la partecipazione a questi progetti ha permesso la costituzione di collaborazioni e sinergie a lungo termine con enti e soggetti di ricerca in tutto il mondo, e ha favorito il dialogo con diverse istituzioni, nazionali e internazionali, interessate a collaborare con l’Università nell’ottica di un più efficace trasferimento tecnologico.
A partire dal 2019 in poi l’attività del laboratorio si è poi progressivamente orientata verso collaborazioni industriali, coinvolgendo sia partner nazionali sia, in particolare, partner internazionali, con progetti che hanno spaziato dalla Silicon Valley (con l’azienda NVIDIA, leader mondiale nella produzione di microchip per il mobile computing e per l’industria automobilistica) agli Emirati Arabi (con il Technology Innovation Institute di Abu Dhabi).
La seconda sliding door: transfer tecnologico e spin off
Nel 2019, il laboratorio di ricerca aveva raggiunto la dimensione di 40/50 membri, e sarebbe presto diventato di difficile gestione.
Allo stesso tempo, la conoscenza delle filiere industriali dei sistemi autonomi e di quelli embedded diventava sempre più profonda ed estesa, come sempre più chiare stavano diventando le esigenze di collaborazione su progetti di ricerca da parte di aziende che faticavano a tenere il passo dell’innovazione.
Da questa sfida nel 2020 e 2021 sono nate due imprese guidate, rispettivamente, dal Prof. Bertogna e dal Dott. Solieri.
Hipert Srl è una spinoff partecipata dall’Ateneo, specializzata nella realizzazione di sistemi di guida autonoma e tecnologie correlate, come sistemi di visione e monitoraggio, localizzazione, sistemi di sicurezza.
Minerva Systems Srl è una spinoff indipendente, che offre prodotti e servizi software per unità elettroniche embedded real-time ad alte prestazioni in ambiti critici come automotive, aerospazio e automazione.
Insieme le due spinoff danno lavoro ad una trentina di dipendenti, la maggior parte dei quali ha conseguito una laurea magistrale o il dottorato presso Unimore.
Nel campo della guida autonoma, le attività di ricerca svolte in questi anni hanno portato allo sviluppo di numerosi veicoli sia stradali sia da corsa, culminando con la partecipazione alla prima gara ufficiale di guida autonoma a Indianapolis, nell’ambito dell’evento Indy Autonomous Challenge (IAC).
In questa occasione, il laboratorio e la sua spin-off Hipert srl hanno collaborato alla creazione del Team Unimore Racing, che si è imposto nella gara a Las Vegas lo scorso Gennaio 2024.
HiPeRT Lab si è inoltre distinto come parte del team centrale di organizzazione della competizione di corse autonoma Roboracer, che si svolge due volte all’anno e raccoglie una comunità globale di ricercatori, ingegneri e appassionati di tecnologia per i sistemi di guida autonoma, arrivando a vincere l’edizione di New York nel 2019.
La Ricerca, ovvero il fuoco che sostiene le spin-off
Nel corso degli anni HiPeRT è diventato un vero e proprio ecosistema, auto-finanziato da fondi di ricerca europei e italiani, e da contratti di consulenza con privati.
Si è venuto così a creare un percorso virtuoso che ha le proprie radici nell’Università, e che porta gli studenti Unimore e le tecnologie sviluppate nei laboratori di ricerca a maturare ed a fare il proprio ingresso nell’industria, generando lavoro e valore.
Particolarmente esplicativo di ciò è ad esempio il fatto che Hipert Srl mappi idealmente i propri progetti nei quattro elementi: aria (droni aerei), acqua (catamarani e dispositivi sottomarini), terra (automobili da strada, rover e dispositivi per industria 4.0), e -forse il più importante di tutti- fuoco.
Quest’ultimo rappresenta la ricerca base che non viene svolta all’interno della startup, ma all’interno dell’Ateneo, e che a raggiunta maturità si traduce in ricerca aziendale attraverso il trasferimento tecnologico.
La chiusura del cerchio con Unimore
L’ecosistema HiPeRT rappresenta un equilibrio bilanciato tra università e industria, e la presenza delle spin-off il modello ideale per il trasferimento delle tecnologie dal mondo accademico a quello industriale.
Volendo “chiudere il cerchio”, ciò consente oggi anche il percorso inverso, ovvero il portare problemi concreti dall’industria al contesto universitario, sia in termini di ricerca sia in termini di didattica.
Questo circolo virtuoso ha contribuito alla creazione di nuovi corsi (Platforms and Algorithms for Autonomous Systems e Real-Time Embedded Systems sono i due più frequentati) tenuti dai membri di Hipert, aggiungendo un valore significativo alla didattica tramite casi applicativi reali.
Gli studenti hanno dimostrato di apprezzare particolarmente questo metodo, che integra la teoria con la pratica, offrendo loro una prospettiva più concreta e stimolante.
Come fiore all’occhiello della didattica Unimore, inoltre, tutto l’ecosistema sostiene attivamente il progetto MMR-D, il team di Formula Student Driverless.
