PRIN 招标计划 - 2022年2月2日第104号部长令（PRIN 2022）

项目标题： 一种基于超材料的用于衰减表面重力波的装置（META）

PE3_14 领域 - 代码 2022WKRYNL_002 - 措施 M4C2 – 投资 1.1 “国家利益研究项目（PRIN）”

CUP代码： D53D23002420006

预算： € 84.894

P.I. 或 U.R. 负责人

其他研究单位或可能的子单位

Miguel ONORATO 教授，都灵大学（首席研究员）

Michele MOSSA 教授，巴里理工大学，副首席研究员及 Poliba 研究单位负责人

Paolo PEZZUTTO 博士，意大利国家研究委员会，CNR 研究单位负责人

项目简要说明

PRIN 2022 项目“ A metamaterial-based device for attenuating surface gravity waves ”旨在开发基于超材料概念并应用于流体动力学的创新装置，以控制和衰减波浪运动。其构想是利用由空心球体构成、通过缆绳与海床相连的浸没式漂浮元件阵列，这些元件表现为振荡系统。与入射波相互作用时，这些元件通过反射、透射和能量耗散改变波的传播，其机理类似于基于局域共振的超材料。该项目采用了实验—数值一体化的方法开展。试验在一条长 45.20 m 的波浪水槽中进行，使用直径 7.2 cm 的球体，并测试了不同密度配置。与此同时，建立了三维 SPH 数值模型（DualSPHysics），能够模拟自由液面和流固相互作用，并包含湍流（SPS）以及波浪生成/吸收系统（AWAS）。

目的

主要目标是证明可通过受超材料启发的装置控制波浪传播，从而实现对波浪能量的高效衰减，以用于海岸防护应用。核心内容之一是理解波—振荡系统相互作用的物理机制，尤其是共振和动态耦合，这些机制对于增强反射和耗散至关重要。项目还旨在确定最优配置（几何形状、密度、波浪条件），并在高分辨率实验数据集的支持下开发可靠的数值模型。

预期成果

预期成果包括证明超材料式配置在改变波浪传播和衰减波能方面的有效性。项目计划识别最佳运行条件并揭示共振现象，从而提高反射率。此外，还旨在量化反射和透射系数，并收集详细的实验数据集。从数值角度看，目标是验证一个能够再现波浪及流固相互作用的三维 SPH 模型，为设计提供有用工具。

已取得的成果

项目开展了大规模实验研究，采用多种阵列配置和规则波（波高 2–4 cm，频率 0.6–2.0 Hz）。结果表明，衰减效果对频率和配置具有显著依赖性，在约 1.1 Hz 和 1.6 Hz 处出现反射峰值，并与共振现象相关。测量数据（电阻式波高仪和 ADV）提供了高分辨率数据集，包括速度垂向剖面，可用于对运动场进行详细分析。SPH 模型（最多约 2200 万个粒子）较好地再现了自由液面和速度场，验证了其模拟所观察到现象的能力。总体而言，已证明球体阵列可作为有效的流体动力学超材料，显著降低波能，其中共振是关键机制。实验—数值一体化方法被证明稳健且具有前景，可用于未来海岸防护应用。

一些已发表的论文（其他论文正在发表中）

• De Padova, Diana, Barbato, Giuliana, Lapietra, Isabella, Lisco, Stefania Nunzia, Mastronuzzi, Giuseppe, Mercogliano, Paola, Mossa, Michele, Rizzo, Angela（印刷中）。 表面之下：气候变化如何加剧侵蚀和悬浮泥沙负荷. 地球系统与环境，ISSN: 2509-9426，doi: 10.1007/s41748-025-00871-0

• Calvo, L.、De Padova, D.、Onorato, M. 等 由一组浸没共振器阵列引起的波浪衰减及涡量生成机制的 SPH 建模。Environ Fluid Mech 25, 21 (2025). https://doi.org/10.1007/s10652-025-10034-4

• De Serio, Francesca, De Padova, Diana, Ben Meftah, Mouldi, Mossa, Michele（2025）。 用于人为改造海岸区域长期监测数据分析的框架. 《生态水力学期刊》，第10卷，第366-388页，ISSN: 2470-5357，doi: 10.1080/24705357.2024.2428959

• Mossa、Michele、De Padova、Diana、Onorato、Miguel（2025）。 海岸植被对孤立波的阻尼作用. 《流体力学杂志》，第1002卷，A45，ISSN：0022-1120，doi：10.1017/jfm.2024.1185

• Mossa, Michele, De Padova, Diana（2025）。 波浪与植被的相互作用. SCIENTIFIC REPORTS，第 15 卷，6157，ISSN: 2045-2322，doi: 10.1038/s41598-025-89627-4

• De Padova、Diana、Ben Meftah、Mouldi、Mossa、Michele（2025）。 植被海床上波浪衰减的理论与数值研究. 地表过程与地貌，卷 50，e70054，ISSN：0197-9337，doi：10.1002/esp.70054

• Mossa，Michele；Pezzutto，Paolo；Onorato，Miguel。 测试基于超材料的表面重力波衰减装置的二维响应 - (2024). 第38届国际海岸工程会议，罗马，2024年9月8日至14日。

• 德塞里奥、莫萨、帕多瓦、本·梅夫塔赫（2024）。 内破碎带中的卷破波与类伯格斯湍流. In: 第38届国际海岸工程会议论文集。意大利罗马，2024年9月8日至14日

• De Padova, Diana, Mossa, Michele（2020）。 规则破碎波的流体动力学. In: 地球物理与海洋波浪研究。doi: 10.5772/intechopen.94449

PRIN 2022计划——2022年2月2日第104号部长令发布的PRIN2022招标公告

项目标题： 血管失调的定量成像作为自身免疫性疾病和肿瘤的功能基础（AI-VASCUES）

CUP代码： D53D23003480006

预算： € 55.045

项目负责人或单位负责人： Vitoantonio Bevilacqua

其他研究单位或可能的子单位
都灵理工大学
都灵大学
巴里大学

项目简要说明

AI-VASCUES 项目研究了血管失调作为自身免疫/炎症性疾病与肿瘤之间共享的功能性生物标志物，利用定量光声（PA）成像对血管网络进行无创可视化和分析。项目的主要技术方向是借助常规线阵超声探头和多角度照明，实现体积化和功能化的 PA 成像，并辅以人工智能方法进行重建、伪影抑制和自动化分析。

目的

该项目旨在开发一条成像与分析流程，以提取可与临床相关终点相联系的定量血管参数（以及在可能情况下的代谢参数）。在原始计划中，临床转化聚焦于两个参考应用场景：跟腱炎和皮肤鳞状细胞癌，利用 PA 成像获得的血管信息作为主要指标，并以长期支持可用于临床的血管失调生物标志物为目标。

预期成果

预期成果包括：(i) 一套稳健的 PA/US 采集系统，配备经过优化的多角度照明，并兼容线性探头；(ii) 基于人工智能的 PA 图像重建及增强/分析方法（包括针对有限视场几何结构的专用策略）；以及 (iii) 从模拟和体模研究逐步推进至临床前/临床研究的验证，旨在实现对与炎症和肿瘤过程相关的血管特征进行定量评估。

已取得的成果

AI-VASCUES 取得了支持后续临床转化的关键成果：一套基于线性探头的实验性 3D PA/US 成像系统；广泛开展的安全工程与系统表征工作；两项伦理批准；针对健康志愿者开展的初步体内可行性研究；用于图像增强和自动化分析的人工智能方法；以及通过模拟和体模研究支持的、针对有限视场采集的体积重建策略基准测试。同时，通过在肌腱分析（3D 成像/定量超声）以及利用生物医学光学成像技术开展的皮肤病学研究方面的配套进展，临床研究进展也得以持续推进，例如 LC-OCT。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题： LOREN - 面向互联网实时应用的低时延拥塞控制

CODICE CUP D53D23000960006

预算： € 135.200

项目负责人或单位负责人： Saverio Mascolo 教授，工程师

其他研究单位或可能的子单位： 罗马第一大学

项目简要说明

分组网络中的拥塞控制历来旨在避免过载，同时确保网络的高利用率，这一目标通过 TCP 中的拥塞控制得以实现。 

如今，视频会议、虚拟现实、甚至通过 LEO 卫星进行的远程控制等实时应用日益普及，也要求对时延进行控制。在此背景下，该项目旨在开发一种能够同时控制拥塞和传输时延的算法。

所提出的方法基于控制理论，旨在设计具有可形式化证明的稳定性与效率特性的解决方案。该算法既适用于有线网络，也适用于具有高度变化性和间歇性连接的 5G 场景，在这些场景中，传统 TCP 协议的效果较差。尽管遵循端到端原则，方案还考虑了 SDN、跨层优化以及带内遥测等高级网络功能。  

目的

本项目的目标是借助控制理论开发一种新的低时延协议，以克服传统 TCP 的局限性。项目还旨在将控制机制集成到网络协议栈的不同层级，从传输层一直到应用层，解决分布式系统中的同步、资源动态适配以及车联网通信中的拥塞控制等问题。

预期成果

预期成果包括建立一个严格的理论框架，用于对实时流量的拥塞与时延控制系统进行建模和分析。先进的仿真以及在真实网络上的测试，包括生产网络和 5G 测试床，应当在拥塞、信道利用率和时延方面展示更优性能。

从应用角度看，本项目旨在显著提升对时间敏感型应用的通信质量与可靠性，并带来重要的科学、技术和社会经济影响。

已取得的成果  

已设计并实现 QUIC-DC（QUIC delay control）算法，该算法能够利用单向时延的变化提前预测拥塞事件，从而控制排队时延。实验评估在受控环境和真实环境中进行（包括 LEO 卫星网络），结果表明其在保持效率和公平性的同时，显著降低了时延和丢包。

在流媒体领域也取得了重要成果：一种基于共识和事件触发控制的分布式播放同步策略，具有较低的通信开销；以及一种基于模型预测控制的低复杂度自适应码率算法，提升了用户体验质量（Quality of Experience）。在 5G NR-V2X 场景中，已开发出面向信息新鲜度（Age of Information）的拥塞控制模型和算法，从而提高了数据的新鲜性与可靠性。 

PRIN 2022 计划 - PRIN 2022 招标 2022 年 2 月 2 日第 104 号主任令

项目标题： RE3WORK – 水利遗产的韧性改造与再利用 建成环境：用于风险缓解和文化提升的多目标优化

CUP代码： D53D23015460006

预算： € 114.972

P.I.: 法比奥·法蒂古索教授

项目中涉及的其他研究单位或可能的子单位： 
罗马大学“萨皮恩扎”
博洛尼亚大学“阿尔玛母校”

1. 项目简要描述

该项目聚焦于水相关建成遗产的修复与再利用问题，特别关注位于港口、船坞和河流工业设施中的建筑、基础设施及工业系统。这些场景通常具有物质与功能上的过时性，并面临自然与人为风险的脆弱性，构成了一种复杂的遗产，其中有形价值（材料、建造技术、形态、环境关系）与无形价值（生产历史、组织模式、劳动记忆和管理过程）必须以综合方式加以分析。在此框架下，研究探索多学科方法与赋能型数字技术在结构化编目、文化价值提升以及韧性减缓方面的潜力，以实现再生并重新融入其相关的社会与经济环境。 

2. 目标

相关目标包括：识别和分类具有代表性的水域建成环境类型；评估其对自然风险和人为风险情景的韧性；分析其可持续再利用和可转化潜力；选择恢复、再利用和价值提升的元设计策略；验证技术、管理以及经济制度层面的解决方案；创建用于协作式咨询以及用户培训/信息提供的数字环境。

3. 预期成果

预期成果涉及开发一个用于水相关建成环境文化价值提升与韧性减缓的综合知识、评估与决策支持系统。为此，将建立系统性的案例研究目录、用于多尺度分析的 GIS/BIM 模型、用于脆弱性与再利用潜力评估的多准则指标、元设计策略图谱、技术与经济管理可行性方案、VR/AR 演示系统，以及用于控制与干预的操作性技术工具包。 

4. 已取得成果 

• 开发一个用于水相关建成遗产数据组织、查询与传播的 WebGIS 数字目录，将空间信息与描述性信息整合到一个可互操作且可访问的地理参考数据库中 

• 构建一个用于场地风险与脆弱性分析的 WebGIS 平台，通过整合自然风险、人为压力、基础设施及遗产特征等数据，并借助机构地理空间服务实现分析。

• 制作一部面向风险减缓策略的数字图谱，按结构化方式支持在特定危险情景和类型配置下，对结构性与非结构性措施的识别、选择与比较。

• 开发一个 GIS 建模器，用于对港口环境及关键建筑中的爆炸风险进行快速且空间显式的评估，生成室内与室外不安全区域，并计算用于安全规划与管理的综合 KPI 指标

• 制定一个面向水遗产场地与遗产对象再利用、修复及风险管理的数字技术工具包，整合信息系统、元设计策略清单、减缓解决方案图谱以及虚拟环境，用于技术咨询、传播与用户培训。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题 全介电共振超表面增强光子发射现象（ALPHA）

CUP代码 D53D23001060006

预算： € 150.400

项目负责人或单位负责人： Francesco Dell'Olio 教授，巴里理工大学

其他研究单位或可能的子单位： 意大利国家研究委员会—微电子与微系统研究所（CNR-IMM），罗马—U.R. 负责人：Dimitrios C. Zografopoulos 博士；子单元：意大利理工学院（IIT），热那亚。

项目简要说明

PRIN 2022 ALPHA 项目（MUR 编号 202288M84C）由巴里理工大学协调，意大利国家研究委员会—微电子与微系统研究所（CNR-IMM）参与，旨在基于连续谱中的束缚态（BIC）和准 BIC 的介电共振超表面的设计、纳米制造与表征，以增强光子发射现象。该项目获得了大学与研究部在 PRIN 2022 招标（D.D. n. 104 del 02/02/2022）框架下的财政支持，属于任务 4“教育与研究”、组成部分 2、投资 1.1，由欧盟—Next Generation EU 资助。项目活动开展时间为 28/09/2023 至 28/02/2026。

目的

开发高品质因子、强场约束的全介电超表面平台，优化其光—物质相互作用，并面向两条应用方向：荧光显微镜/荧光相关光谱（FCS）以及电子束诱导光子产生。项目还旨在整合建模、实验验证以及用于分析支持的硬件/软件工具。

预期成果

项目规范与电磁设计的定义；优化样品的制备；通过验证共振模态进行光学表征；确定适用于两条应用路线的优化超表面；与外部合作伙伴开展可行性研究；通过交付成果和科学出版物传播研究结果。

已取得的成果

项目开发并验证了高 Q 超表面，尤其是支持可见光区 qBIC 共振的 GaP 平台，以及具有多种经实验验证的 BIC/qBIC 态的硅方槽超表面。已完成面向荧光显微镜和电子诱导光子产生的可行性研究，并与热那亚 IIT 开展了合作，同时建立了用于图像重建的软件工作流程。所有预定的里程碑和交付成果，包括硬件和软件部分，均已完成；研究结果已通过最终报告和发表于国际同行评审期刊的论文进行传播。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题 智能韧性能源转型社区 – SCORET 

CUP代码 D53D23001600006 

预算：€  88.876

P.I. 或 U.R. 负责人  Massimo La Scala 教授（首席研究员） 

其他研究单位或可能的子单位

UR：巴里理工大学 – UR负责人：LA SCALA Massimo

UR：卡利亚里大学 – UR负责人：GHIANI Emilio

UR：罗马“萨皮恩扎”大学 – UR负责人：MARTIRANO Luigi

UR：萨莱诺大学 – UR负责人：GALDI Vincenzo

UR：米兰理工大学 – UR负责人：CABIDDU Maria Agostina

项目简要说明

“智能韧性能源转型社区 - SCORET”项目旨在通过设计和建设基于去中心化、韧性和可持续模式的能源社区，促进能源转型。该项目提出了先进的能源管理解决方案，将微电网和储能系统技术与数字技术及基于区块链的平台相结合，提出了一种名为 Grid-Connected Community of Microgrids 的创新型网络架构。

目的

该项目的主要目标是开发用于能源社区设计、控制和优化管理的模型、工具和方法，以提升可再生能源的整合、能源效率以及配电网的韧性。项目还旨在促进用户的积极参与、灵活性服务的提供以及新型去中心化能源市场模式的采用。 

预期成果

预期成果包括：

• 开发用于能源社区规划与优化的先进工具； 

• 定义互联协同微电网的创新架构； 

• 实施用于安全与韧性的实时控制策略； 

• 整合数字技术（如区块链），以依据 Transactive Energy 范式实现 prosumer 之间的能源交换；这使生产者和消费者（“prosumer”）能够通过点对点（P2P）系统直接实时交换能源，从而提高效率并促进可再生能源的整合

• 分析监管、经济和社会层面的问题，以促进能源社区的大规模采用。

已取得的成果 

该项目已全面实现既定目标，在科学和技术层面均取得了显著成果。

已开发出用于能源社区管理与控制的先进模型，并通过案例研究和实际实验进行了验证，其中还采用了 Power Hardware-in-the-Loop（PHIL）技术。

项目提出了提升电网韧性的解决方案，包括黑启动服务和微电网协调管理策略。这些成果不仅对于现代电力系统配电网在紧急情况下的管理尤具前景，而且对于孤立或弱连接电网也同样具有重要意义，例如发展中国家地区或遭受自然灾害或战争等重大事件影响的地区。 

此外，还开发了用于经济与能源优化的工具、用于能源交易的数字平台，以及支持其在实际环境中实施的监管分析，从而识别障碍与机遇。

该项目证明了能源社区作为实现更可持续、更具韧性且去中心化能源系统的关键要素的可行性与有效性，并在社会和经济层面产生了积极影响。 

项目范围内产生的所有科学出版物，以及面向监管机构和用户的报告与指南，均可在项目专属网站上获取，访问链接如下： https://portale-prin.vercel.app/

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题 METAWAVE - 新型超材料窗 用于声学、通风和能源性能的同步优化

CODICE CUP D53D23003950006

预算： € 97,380.00（包括工作人员），净资助 € 66,152.00

U.R. 负责人 Francesco MARTELLOTTA

其他研究单位或可能的子单位 
博洛尼亚大学（PI） 
CNR-ITC（UR）

目的

该项目旨在开发创新型窗户，以协调能源效率、声学舒适性、自然采光、通风以及过热控制。研究提出一种基于声学超材料的窗户，这些超材料嵌入窗体结构中，能够在足够宽的频带内控制噪声，同时保证良好的自然通风并维持优良的能源性能。 

预期成果

该项目分为多个工作包，旨在深入研究特定方面：

WP2旨在建立关于声学超材料、创新窗户、通风以及热流体动力学方面现状的共享知识基础。预期成果为一篇发表于期刊的文献综述。

WP3包括系统的概念设计和初步设计，整合声学、能源和通风要求。预期成果包括关于总体设计和预期性能的报告及科学论文，结合实验结果和数值模型。 

WP4包括实验室尺度的元材料单元制造与实验验证。预期成果包括建立实验室测量协议，针对小尺寸样品进行声学和空气渗透性表征，并据此收集实验测量数据以表征该系统。 

WP5包括全尺寸AMW原型的制作与验证。预期成果包括在实验室和实际应用条件下对声学性能及空气渗透性的评估。 

WP1和WP6分别涉及项目管理和成果传播活动

已取得的成果 

在WP2框架下，巴里理工大学单位协调了关于超材料在窗户中应用的文献调研，并形成发表于 建筑与环境 的综述文章，发表于2025年。就WP3而言，POLIBA单位开展了单元通风性能的CFD分析，为评估和改进系统流体动力学行为提供了关键指导。在WP4框架下，POLIBA单位在超材料单元实验测试方法开发中发挥了核心作用，强化了用于传输损失测量的实验室仪器，并基于ISO 9053-1开发了一种用于标准化表征单元通风性能的方法，该方法发表于 建筑与环境. 此外，还开展了1:10比例模型测试，以补充项目其他单位在WP5框架下进行的现场测量。

出版物:

C. Rubino, S. Liuzzi, G. Fusaro, F. Martellotta, C. Scrosati, M. Garai。 通过超材料平衡窗户通风与隔声：现状综述。Building and Environment 275 (2025) 112780。DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.112780

C. Rubino, S. Liuzzi, F. Martellotta. 评估通风声学超材料气流性能：一种促进结果可比性的方法。 Building and Environment 288 (2026) 114001。DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.114001

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题： 通过创新的韧性评估改进自然智能政策（INSPIRE）

CODICE CUP: D53D23011200006

地方单位预算： 总计 € 75.042 euro 

U.R. 负责人 Pierluigi Morano

其他研究单位： 

Roma Sapienza
巴西利卡塔大学
那不勒斯费德里科二世大学

项目简要说明

INSPIRE项目——通过创新的韧性评估改进自然智能政策，由PRIN 2022计划资助，旨在加强分析模型和操作工具，以支持面向可持续性和城市系统韧性的区域政策评估决策。

该项目置于一个科学背景之中，其特征是城市与区域转型日益复杂，涉及环境、经济、社会和制度等多重因素。在此框架下，评估学科能够整合定量信息、可持续性指标以及分析模型，用于比较备选情景，并降低与规划和投资决策相关的不确定性。

目的

总体目标是开发综合方法，以改进公共和私人决策过程，促进可持续、具有韧性且在财务上可持续的城市发展模式。具体而言，该项目旨在：将经济、环境和社会维度纳入评估；开发支持自然友好型政策和城市更新的工具；将环境风险评估纳入决策过程；分析 ESG 指标在区域治理和投资中的作用；建设用于管理和分析区域数据的数字平台。

预期成果

预期成果包括构建一个跨学科的方法框架，整合城市经济学、规划、房地产评估和环境科学。主要输出包括用于城市政策的评估模型、可持续性与韧性指标体系、MCDA 方法应用、计量经济模型和 GIS 工具，以及一个用于区域监测与分析的集成数字平台（INSPIRE）。

已取得的成果

已开展的活动取得了具有重要意义的科学与应用成果。研究开发了用于环境风险、城市退化和房地产动态分析的模型，揭示了环境条件与社会经济脆弱性之间的联系。此外，还实施了 GIS 工具和多准则方法，以支持城市规划和投资决策。

一项重要贡献还体现在将 ESG 指标纳入决策过程，以及开发影响评估模型，并关注基于自然的解决方案（Nature-Based Solutions）在城市韧性中的作用。在应用成果中，INSPIRE 平台尤为突出，其被设计为一个集成信息环境，用于区域数据的收集与分析。

最后，研究成果通过科学出版物和参加国际会议得以传播，其中包括 ICCSA 和 New Metropolitan Perspectives，并通过组织 INSPIRE（2025）会议，促进了关于城市与区域可持续性的科学讨论。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题： 生物混合软体游泳器的精确模拟（ABYSS）

CODICE CUP: D53D23003410006

预算： € 106.888

P.I.: Marco Donato de Tullio（巴里理工大学）

其他研究单位： 
圣安娜高等大学研究与高等教育学院（P.I.: Antonio De Simone）
卡拉布里亚大学（P.I.: Leonardo Leonetti）

ABYSS 研究项目致力于对受水母启发的生物混合软体游泳器进行数值模拟。该项目基于这样一个前提：若将软体机器人运动中的各个物理现象彼此孤立，便无法获得其运动的整体数字化表征。相反，游泳行为源于在活性组织中传播的激发波、软结构变形以及周围流体动力学之间的复杂相互作用。因此，该项目旨在将这些相互作用机制逐步整合到一个统一的计算框架中。 

本研究的主要预期成果是一种灵活且精确的计算工具，可用于研究流体-结构-电生理相互作用，并能够对脉动式游泳模型中驱动与运动之间的耦合提供高保真预测。特别是，聚焦于水母启发式推进研究，该工具应能够深入理解激活动力学与游泳性能之间的关系。此外，它还应支持对生物混合水母状机器人设计参数的系统探索，帮助识别高效构型，并减少对大规模实验研究的依赖。

该项目的总体目标已经实现。已开发出一个高效的计算平台，用于对主动柔性游泳者进行高保真多物理场模拟，该平台通过耦合用于流体-结构-电生理相互作用的先进方法而构建。该框架实现了对水母运动的高精度模拟，能够表征从电生理激活、肌肉收缩到流体-结构相互作用的完整神经-机械链条，并阐明不同神经-肌肉架构的作用。该数值工具被用于在不同条件下模拟游泳行为，同时保持足够的抽象层次，以确保其在单一生物体之外的普适适用性。研究还系统分析了主要生理与控制参数的影响。对身体-涡旋相互作用的深入分析阐明了推力生成的基本机制，包括非对称驱动情形，这类情形典型地对应于实现运动控制的转向与机动策略。模拟工作还识别出将电生理驱动参数与运动性能联系起来的尺度定律，为人工系统的设计与控制提供了定量指导。最后，该研究进一步扩展到仿生柔性机器人系统的模拟与设计，评估了推进效率和运输成本等关键性能指标。基于对自然水母运动分析所获得的知识，这些模拟有助于在生物混合机器人领域确定最优设计方案。

总之，ABYSS 项目表明，高保真多物理场模拟能够提供可操作的知识，并指导仿生柔性游泳者的理性设计。通过结合流体动力学、薄结构力学、电生理学和数值分析方面的专长，联盟构建了一个计算框架，可轻松扩展至更广泛的主动游泳者和可变形水上机器人的类别，这也证明了沿着项目所开辟的研究方向继续开展工作的必要性。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题 

超越回收：通过先进板材成形工艺对报废部件进行重塑（RELIFE）

CUP代码 D53C24004610001

预算： € 64000

U.R. 负责人 

Antonio Piccininni

其他研究单位或可能的子单位

1. 巴勒莫大学

2. 马尔凯理工大学

项目描述

RELIFE 项目（“超越回收：通过先进钣金成形工艺重塑报废部件”）旨在针对报废金属部件（End-of-Life，EoL，components）开发一种创新的循环经济方法，其基础是通过先进的钣金塑性变形工艺实现部件的直接再利用。具体而言，项目分析了若干柔性工艺（Flexible Sheet Metal Forming，FSMF）的应用潜力，包括：a) 液压成形（Hydroforming，HF，包括热成形和冷成形），即在压力液体的作用下使钣金部件发生变形；b) 单点增量成形（Single Point Incremental Forming，SPIF），即利用沿预定轨迹运动的旋转冲头，使钣金部件局部、渐进地发生变形；c) 热气体金属成形（Hot Gas Metal Forming，HGMF），即将钣金部件加热至一定温度（高于合金熔化温度的一半）后，在加压气体的作用下使其变形。无论选择何种具体技术方案，其目标都是将废弃部件转化为新产品，而不经过以重熔为基础的传统回收流程。该方法综合了数值建模、研究对象合金的表征、环境分析（LCA）以及决策支持工具的开发（决策工具）以高效设计重塑操作

目的

本项目的主要目标是通过对报废部件实施直接再利用策略，克服传统回收的局限，降低与金属生产相关的能源消耗和 CO₂ 排放。RELIFE 旨在证明重塑作为一种可持续替代方案在技术和环境上的可行性，并开发方法与设计工具，使得能够根据初始部件和目标最终产品的特征，选择并优化最合适的成形工艺。通过这种方式，项目有助于向更可持续的生产模式转型，符合循环经济原则。 

预期成果

项目计划取得以下几项关键成果：(i) 制定报废部件检查及再成形能力评估方法；(ii) 开发并验证用于模拟重塑工艺的先进数值模型；(iii) 确定不同 FSMF 工艺的工艺窗口和最优参数；(iv) 通过 LCA 分析量化相较于传统回收方式所带来的环境效益；(v) 制定相关指南并开发决策支持工具，以推动重塑工艺的工业实施。总体而言，RELIFE 旨在提供科学基础和操作工具，促进报废金属部件（EoL）先进再利用策略的工业应用。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题 涉及相互作用尺度的演化问题

CODICE CUP D53D23005880006

预算： € 141.712

P.I. Giuseppe Maria Coclite

其他研究单位或可能的子单位

巴勒莫大学（Maria Carmela Lombardo）

如今，人们普遍认识到，任何物理系统在特定时空尺度上的行为，都在很大程度上受制于涉及其他尺度、且往往不同的规律，而这些规律在很大程度上仍然未知。流体湍流这一典型问题构成了这一现实最为直观的表现之一；然而，许多其他尚未得到充分解释的现象，似乎也依赖于支配它们的规律在不同尺度之间的相互作用。这些问题既涉及生物材料，也涉及地球物理材料。对这些现象的理解需要众多科学领域的共同努力，而数学在识别适当的概念框架、推动知识进步方面发挥着根本作用。

研究活动组织为以下工作包：

• WP: 非局部演化方程中的能量传递
• WP: 非局部演化方程中的奇点形成
• WP: 周动力学理论的局部极限
• WP: 周动力学的计算方法
• WP: HCP 晶格中的层错与部分位错
• WP: 三角晶格上的反铁磁 XY 模型
• WP: 三维受挫自旋系统
• WP: 非线性 RD 系统的过渡层
• WP: 趋化模型的局域化解
• WP: 涡层稳定性
• WP: 流体层与多孔层中的稳定性与对流

为实现研究目标而使用的主要工具，源自调和分析、势理论、解析流体力学以及计算流体力学中的经典方法。

两个研究单位共组织了 11 场国际研讨会和 31 场由国际知名专家主讲的讲座，在国内外机构举办了 20 场讲座，提交了 54 篇国际研讨会报告，并在国际期刊上发表了 61 篇论文和 6 篇预印本。

巴勒莫研究单位组织了中期国际会议“Multiscale and Nonlocal Problems in PDEs”，于 2024 年 6 月 20 日至 21 日举行，旨在为研究团队提供机会展示已取得的阶段性成果，并讨论项目的后续发展。巴里理工大学研究单位组织了最终国际会议“Second Workshop on Multiscale and Nonlocal Problems in PDEs”，于 2025 年 6 月 19 日至 20 日举行，旨在向项目外的学者展示所取得的成果。

巴勒莫研究单位与 Alessandra Rizzo 博士签订了一项法律协议，授予其为期 12 个月的 B 类研究奖学金，后又延长 4 个月，用于在题为“Coherent structures and hydrodynamic and parabolic asymptotic limits”的项目框架内开展研究工作，科学负责人为 Maria Carmela Lombardo 教授。

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题 塔拉斯 – 塔兰托古代考古与建筑：修复与可持续性。从建筑遗产的形态学研究到采用创新方法进行修复与提升的可持续方案 codice 202238L4HZ ； 

统一预约中心 D53D23014740006

预算：€ 152.328

P.I. prof.ssa Roberta Belli

其他研究单位或可能的子单位：UR2 CNR-文化遗产科学研究所； 子单位： 国家水下文化遗产监督局，塔兰托；布林迪西、莱切和塔兰托省考古、艺术与景观监督局。

项目简要说明

与塔兰托国家监督局和莱切 CNR ISPC 合作开发 该项目通过跨学科方法研究并提升古代塔兰托的葬礼建筑价值，该方法整合了材料分析、历史与建筑研究以及数字技术。项目尤其聚焦于墓葬纪念建筑，如 内斯科伊, 并开发可持续修复方法和三维重建，以提升对这一遗产的理解与可及性。项目还包括创新解决方案，例如采用所谓的智能材料，即非铁基形状记忆合金（SMA），最终目标是创建可逆、可复制的保护系统，兼容塔兰托的纪念建筑，并有潜力应用于类似的保护与价值提升场景。

目标：

• 研究并提升塔兰托葬礼建筑及其背景：naiskoi 和墓地。
• 整合考古学、建筑学、材料科学与数字技术。
• 开发可持续、可逆且兼容的修复方法。
• 提升对葬礼纪念建筑历史与构造的认识。
• 促进遗产的可达性与多感官体验。  
• 创建用于研究、保护与管理的数字工具。

预期成果： 

• 考古与建筑数据的编目与分析。
• 建立综合知识系统：数据库与 GIS。
• 三维重建与数字复原（anastilosi）。
• 实体原型与可接触模型（包括触觉模型）。
• 可持续且可逆的修复方法。
• 采用智能材料（SMA）的创新系统。
• 石质材料及表面处理的科学分析。  
• 研究成果的学术与公众传播。

已取得的成果： 

• 项目的科学与应用目标已实现。  
• 已对文物主管部门库房中保存的大量建筑材料进行了编目。
• 进一步扩展并系统化了关于塔兰托葬礼建筑的知识。
• 已建立综合数据库和 GIS 平台。
• 已开发三维模型、数字孪生和复原协议。
• 已制作实体模型（包括触觉模型）和实物比例原型。
• 已测试采用 SMA 合金的创新修复系统。
• 已识别材料、颜料及劣化过程。
• 提升了遗产的可达性。
• 已开展传播活动、出版物与地区合作。 

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题： PRIN_SOFTNESS

CUP代码 _CUP D53D2300101000

预算： € 73.477

P.I. 或 U.R. 负责人 
Gianluca Percoco 教授

其他研究单位或可能的子单位 
圣安娜高等学校，热那亚大学

项目简要说明

本体感觉是使我们能够感知身体各部分位置、运动和动作的感觉。例如，借助本体感觉，我们可以闭着眼睛喝水。来自身体外部的任何刺激都通过外感受被感知，其中包括触觉和压力等。人类可以将这些感觉视为理所当然，但机器人并非如此，尤其是“软”机器人，因为它们需要确保安全的人机交互。  

软体机器人研究在全球范围内正变得日益重要，但软体机器人如何感知自身并与外部环境互动仍然是一个开放性问题和挑战，这是由于其持续可变形的结构，这要求使用柔性且轻量的传感器。  

基于智能纺织品或导电聚合物的可拉伸应变传感器是良好的候选方案，因为它们无创、柔性、易于使用且成本低廉。常见器件为压阻式应变传感器，其电阻会随施加的机械拉伸而变化。这类软材料的主要缺点是显著的机电滞后和非线性松弛动力学，必须对其进行精确补偿，才能将其作为传感器有效利用。 

此外，一般而言，软体机器人仍然需要大量人工投入生产：机器人越复杂，人类操作人员所需的技能就越高，同时制造和装配所需的时间与成本也会增加。因此，进一步的研究挑战在于实现这些机器人的自动化和生产标准化。在这一背景下，3D 打印极具前景，因为它有潜力制造嵌入式执行器和传感器的软体结构。这将为传感化和定制化软体机器人的全自动制造铺平道路。 

SOFTNESS 旨在设计一款 3D 打印的、传感化的软体机械臂，使其能够感知自身空间构型（本体感知）并检测与外部物体的接触（外感知）。项目将同时使用现有的可拉伸传感器（例如由导电纺织材料制成）以及定制的 3D 打印传感器，这些传感器由基于聚合物基体的导电复合材料制成。将采用基于模型和数据驱动的方法来补偿这些传感材料固有的非线性，从而使其能够被适当地用作应变和接触传感器。安装在机械臂上的多个传感器所提供的信号将通过嵌入式设备进行处理，以实时重建机械臂的空间构型以及外部刺激的接触位置。 

随后，SOFTNESS 将提供一款具备本体感知和外感知能力的定制 3D 打印软体机械臂，使其能够实现精确控制；而目前这种控制只能依赖侵入式且笨重的外部光学传感器，这些传感器可能限制机械臂的运动。 

目的

SOFTNESS 旨在开发新一代软体机械臂，依托最新的制造技术与建模方法，开发集成传感器和执行器。适用的执行方式示例已在文献中有所报道，并构成了可通过先进制造技术充分利用的坚实知识基础。另一方面，传感仍然需要基础性努力，因为缺乏能够在不影响机械臂性能的情况下保证必要可靠性水平的合适技术解决方案。

预期成果

在项目实施过程中，所有合作方将获取新的知识和数据，并通过开放获取出版物以及参加国际会议，将其提供给国际科学界。其影响主要面向从事机器人、人工智能、非线性建模、机器学习、人体工学、控制和材料研究的科研人员。 

合作方认识到，针对成果和产出的传播与利用，采取一体化且协调一致的策略，将是项目整体成功的关键。因此，传播、成果转化和沟通活动将作为实现预期影响的驱动力。 

向已识别的利益相关方群体提供信息，将确保 SOFTNESS 为相关利益相关方、最终用户、科学界和政策制定者所知晓。这也将加强合作联系，并有助于建立和巩固更广泛的网络活动。 

已取得的成果（对于正在推进中的 PRIN 2022 项目，本部分不予填写，因为项目仍在进行中）

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题： RUSH_Residenze_universitarie_responsive：用于南部地区街区社会经济与城市再生的创新解决方案。 

CODICE CUP D53D23004210006. 

预算：€ 121.035

P.I. 或 U.R. 负责人 

Nicola Martinelli 教授，巴里理工大学 

其他研究单位或可能的子单位 

Claudio Piferi 教授，佛罗伦萨大学 

Oscar Eugenio Bellini 教授，米兰理工大学 

项目简要说明 

RUSH项目以创新视角研究大学宿舍，将其视为激活退化地区城市与社会经济再生过程的催化剂，并将塔兰托市确定为意大利南部具有代表性的案例研究。基于意大利学生住房的结构性短缺以及PNRR提出的挑战，本研究旨在重新思考学生居住，将其视为一种城市生态系统，能够兼顾临时住宿与城市再生。 

其目标是开发一种可在意大利南部其他情境中复制的“响应式”大学宿舍模型，并通过整合城市、街区与建筑三个层面的跨尺度方法加以实现。 

目的

本研究旨在界定一种响应式决策支持模型，以触发意大利南部的城市与社会经济再生过程。 

以塔兰托这一后工业城市为案例研究，该城市集中体现了意大利南部所面临的挑战，该模型旨在探讨大学宿舍在以下方面可能产生的潜力与局限： 城市更新，并旨在支持不同利益相关方作出战略性决策，以增加学生住房供给，并激活经济、社会与环境韧性的良性循环。 

具体而言，本项目追求以下目标： 

• 提供一套方法论框架，以现有建筑遗产的修复与再利用为起点，将临时居住提升为城市再生的动力；
• 界定最佳条件，使意大利南部高校能够培养并留住新的人力资本，并提升普利亚五座大学城的竞争力； 

• 促进本地学生留驻，遏制智力外流现象，并提升国际学生流动带来的价值。 

   

预期成果 

研究的预期成果与构成其方法架构的 工作包（WP） 密切相关。各项输出按照整合且递进的逻辑展开： 

• 在国际、国家和区域层面巩固关于大学宿舍主题的系统性文献基础（WP1）；
• 通过面向大学生的调查和SWOT分析，界定普利亚地区背景的详细分析框架。该阶段根据实际需求，形成住宿模式的定义（WP2）；
• 分析已识别的学生住宿动态与模式，并在塔兰托这样复杂的城市环境中进行试验（WP3）；
• 界定RUSH模型，作为整个研究过程的综合性与操作性输出，即一种跨尺度、跨学科的响应式决策支持工具，旨在将临时居住转化为城市与社会再生的驱动力（WP4）； 

• 研究成果传播（WP5）。 

   

已取得的成果 

本研究活动依据既定工作包（WP）的逻辑推进，形成了结构化成果，从而在意大利南部大学居住主题上实现了知识与操作层面的推进。具体说明如下： 

• 本研究形成了一个全面的多尺度知识框架（国家、宏观区域和地方层面），将最新科学文献与现行法规框架的演变相结合。主要成果是建立了坚实的理论基础，凸显了意大利南部学生居住的特殊性与不足（WP1）。
• 该活动对普利亚大区开展了综合性的区域诊断，重点聚焦于巴里、塔兰托、布林迪西、莱切和福贾五座大学城。研究结果包括： 对学生人口十年变化趋势及其相关流动进行了制图；
• 对覆盖整个区域的数字化调查进行了统计分析；
• 开展了多尺度SWOT分析，识别普利亚大学生教育、住房及服务供给中的问题与潜力；
• 界定了用户需求框架以及最适合回应大学城市使用者真实需求的住宿模式（WP2）。
• 该研究对塔兰托市进行了分析。取得的成果包括：确定老城区为优先干预区域；
• 共创实验室（Summer School、焦点小组和研讨会）的开展，以及与利益相关方和运营管理方的结构化对话（WP3）。
• 研究的主要科学成果是对响应式模型 RUSH 的形式化，该模型与前述成果密切相关。该操作性成果的特点在于将识别出的需求转化为需求类别、技术要求和性能指标，并按照需求-性能方法在城市、街区和建筑三个尺度上加以界定；
• 创建一个开放且可复制的模型，能够支持公共行政部门和管理机构规划学生宿舍干预措施，使其成为社会经济再生的驱动力（WP4）。
• 传播活动将研究成果转化为共享知识和科学网络。已取得的成果包括：通过研讨会、国际会议和相关领域的科学出版物持续传播研究成果；
• 启动数字传播渠道（网站和社交媒体）；
• 巩固一个永久性的校际网络，使其成为大学居住议题讨论中的参考平台，最大化项目提案对地区利益相关方的影响（WP5）。 

PROGRAMMA PRIN 2022 - B安道 PRIN2022 D.D. N.104 DEL 2 二月 2022

项目标题： 农村能源社区中的控制、合作与韧性（CORRECT）

CUP代码： D53D23000970006

预算： € 172.016

项目负责人及巴里理工大学研究单位负责人： Mariagrazia Dotoli 教授

其他研究单位： 热那亚大学（负责人：Roberto Sacile 教授）

项目简要说明

CORRECT 项目置于能源与数字化转型的背景之中，尤其关注农村地区。农村地区在资源可获得性、基础设施和能源需求方面具有特定特征。在这些领域，可再生能源、储能系统、农业电负荷与数字技术的集成形成了复杂且分布式的系统，其管理需要先进的建模、控制与优化方法。

该项目针对这些挑战，提出了一种系统性方法来研究农村能源社区（Rural Energy Communities, RECs），将其视为多主体、多能源载体系统，其中生产、消费与储能高度耦合。在此框架下，项目开发了用于此类系统建模、控制与优化管理的创新方法，特别关注能源与农业的融合（如农光互补、智能温室、精准农业）。

项目目标

项目的主要目标是设计先进的控制架构和决策工具，以实现 RECs 的高效、可持续和具韧性的运行。

具体而言，项目追求以下目标：

• 开发先进模型，以描述农村能源系统和农业基础设施的动态行为；

• 设计分布式和数据驱动的控制策略，以协调管理能源资源；

• 通过分布式优化和博弈论等方法，促进系统各参与方之间的合作机制；

• 提高自发自用率和能源效率，减少对传统电网的依赖；

• 增强系统对需求变化、环境条件和市场动态的韧性；

• 通过先进的仿真环境和数字孪生技术验证所提出的解决方案。

项目预期成果

项目的预期成果既涉及方法层面，也涉及应用层面。具体包括：

• 开发多层级模型，用于表征农村能源系统和农业负荷；

• 定义先进的控制架构，以实现生产、消费和储能的一体化管理；

• 引入优化工具，以平衡能源生产与农业活动；

• 设计提升系统灵活性、自发自用率和韧性的策略；

• 构建基于数字孪生和真实案例研究的验证环境；

• 生产高影响力科学成果并将其传播至国际科学界。

项目已取得的成果

所取得的成果与项目目标完全一致，并且在若干情况下超出了最初预期。事实上，该项目在以下领域推动了具有重要意义的方法论和应用性贡献的发展，相关成果已由已发表论文予以证明：

• 能源和农业系统的建模与控制，特别是智能温室和农光互补系统，通过物理模型与数据驱动方法的融合实现；

• 开发能够处理不确定性并在变化的运行环境中保证高性能的预测控制和鲁棒控制算法；

• 为多参与方环境中的能源资源管理定义基于分布式方法和博弈论的框架；

• 设计用于农村地区韧性提升和电气化的解决方案，包括储能基础设施和分布式能源系统；

• 通过基于真实数据的先进仿真环境和数字孪生平台，对所提出的方法进行验证。

从科学角度看，项目成果已在高水平国际期刊上发表，并在重要科学会议上进行了展示。为简明起见，下文仅列出期刊论文。

项目产生的主要国际期刊论文

以下列出项目产生的部分主要期刊论文：

1. Mignoni, N.; Zero, E.; Scarabaggio, P.; Carli, R.; Sacile, R.; Dotoli, M. (2026) “用于温室温度控制的鲁棒数据驱动 MPC”, Control Engineering Practice, 173, 106983. doi: 10.1016/j.conengprac.2026.106983. In press.

2. Mignoni, N.; Scarabaggio, P.; Carli, R.; Dotoli M. (2026) “控制光伏板倾角朝向以实现农光互补中的最佳作物遮阴和发电，” IEEE Transactions on Control Systems Technology. doi: 10.1109/TCST.2026.3675731. 即将出版。

3. Soussi, A.; Zero, E.; Herrera, C. D. C.; Zahmoun, S.; Bozzi, A.; Sacile, R.（2026）“将数字孪生与MPC集成用于智能农业中可持续温室管理”，载于 IEEE Transactions on AgriFood Electronics，第 4 卷，第 1 期，pp. 39-55。doi: 10.1109/TAFE.2025.3572808。

4. Zhukovskii, K.; Scarabaggio, P.; Ovsiannikova, P.; Jhunjhunwala, P.; Carli, R.; Dotoli, M.; and Vyatkin, V. (2025) “垂直农场中动态能源市场下作物生长条件的分散式控制” IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol. 22, pp. 21498-21511. doi: 10.1109/TASE.2025.3609694.

5. Soussi, A., Zero, E., Bozzi, A., Sacile, R. (2024). 通过系统之系统方法提升能源系统和农村社区：一项综合综述。Energies, 17(19), 4988. doi: 10.3390/en17194988.

6. Soussi, A., Zero, E., Sacile, R., Trinchero, D., Fossa, M. (2024). 精准农业中的智能传感器与智能数据：综述。Sensors, 24(8), 2647. doi: 10.3390/s24082647.

图1 - 农光互补系统中的植物遮阴
 

图2 – 用于垂直农场的带托盘模块原型

图3 - 用于验证活动的迷你温室