Novel investigation methods in Computational Social Dynamics and Complex Systems

In this thesis the evolution of the techno-social systems analysis methods will be reported, through the explanation of the various research experience directly faced. The first case presented is a research based on data mining of a dataset of words association named Human Brain Cloud: validation will be faced and, also through a non-trivial modeling, a better understanding of language properties will be presented. Then, a real complex system experiment will be introduced: the WideNoise experiment in the context of the EveryAware european project. The project and the experiment course will be illustrated and data analysis will be displayed. Then the Experimental Tribe platform for social computation will be introduced . It has been conceived to help researchers in the implementation of web experiments, and aims also to catalyze the cumulative growth of experimental methodologies and the standardization of tools cited above. In the last part, three other research experience which already took place on the Experimental Tribe platform will be discussed in detail, from the design of the experiment to the analysis of the results and, eventually, to the modeling of the systems involved. The experiments are: CityRace, about the measurement of human traffic-facing strategies; laPENSOcosì, aiming to unveil the political opinion structure; AirProbe, implemented again in the EveryAware project framework, which consisted in monitoring air quality opinion shift of a community informed about local air pollution. At the end, the evolution of the technosocial systems investigation methods shall emerge together with the opportunities and the threats offered by this new scientific path.

Higher Chern-Simons gauge theory

Higher gauge theory arises naturally in superstring theory, but many of its features remain obscure. In this thesis, after an exposition of the bacis tools in local higher gauge theory, a higher gauge Chern-Simons model is defined. We discuss the classical equations of motion as well as the behaviour of the gauge anomaly. We perform canonical quantization and we introduce two possible quantization schemes for the model. We also expound higher parallel transport in higher gauge theory, and we speculate that it can provide Wilson surfaces as topological observables for the higher gauge Chern-Simons theory.

Modelli e strumenti di supporto alla scelta informata del paziente: un argine alla medicina difensiva

L’aumento esponenziale del contenzioso medico-legale – originatosi negli USA negli anni Sessanta in proporzioni tali da far parlare di medical liability crisis, e sviluppatosi in Italia a partire dalla metà degli anni Ottanta – ha comportato e continua a comportare, unitamente ad altre conseguenze negative, il ricorso sempre più frequente dei sanitari alle pratiche di medicina difensiva, con elevatissimi costi a carico del Servizio Sanitario Nazionale dovuti alla sovrabbondanza di trattamenti e ricoveri inutili e di procedure diagnostiche invasive non necessarie, peraltro produttive di stress emotivo nei pazienti. La causa dell’aumento della litigiosità deve essere ricercata in buona parte nella relazione medico-paziente, in particolar modo con riferimento al momento informativo che precede l’acquisizione del consenso informato al trattamento clinico. In Italia, i limiti che per lo più caratterizzano gli studi riguardanti il consenso informato derivano principalmente dal fatto che essi tendono a focalizzarsi unicamente sulla componente scritta del medesimo. Il fulcro del consenso informato, invece, deve ritenersi rappresentato da una comunicazione tra sanitario e paziente relativa ad un trattamento proposto ed alle possibili alternative, alla non sottoposizione ad alcun trattamento e ai rischi e benefici di ciascuna di queste opzioni. In un tale contesto il tema della comunicazione tra il professionista e la persona assistita sta suscitando interesse poiché ci si aspetta che esso conduca a miglioramenti degli outcome dei pazienti e alla diminuzione delle denunce da parte di questi ultimi per casi di responsabilità sanitaria. La maggiore attenzione al rapporto medico - paziente ha fatto emergere il bisogno di migliorare e potenziare le abilità comunicative dei medici, in un’ottica in cui il momento comunicativo possa essere percepito dal professionista come fulcro del rapporto medico-paziente, nella prospettiva di una elaborazione di strategie di prevenzione e contrasto ai fenomeni di medicina difensiva.

La registrazione immobiliare nell'ordinamento cinese e nelle esperienze giuridiche europee: modelli per una nuova riforma in Cina

L’ordinamento giuridico cinese contemporaneo si è, recentemente, impegnato in una riforma che ha interessato le norme vigenti in materia di registrazione immobiliare con l’intento di realizzare un sistema unitario dell’istituto. Dal momento che la modernizzazione del diritto civile cinese è iniziata - a partire dalla fine del XIX secolo – tramite il recepimento del diritto civile occidentale, la disamina delle esperienze europee in materia di pubblicità immobiliare assume una notevole importanza, al fine di esaminare le norme vigenti in Cina e i cambiamenti scaturenti dalla riforma. Pertanto, l’obiettivo della mia ricerca è stato quello di avanzare una tesi che possa rivelarsi quale strumento utile per la riforma in Cina, attraverso uno studio comparato dei modelli europei in materia di registrazione immobiliare. A tal fine, il lavoro è stato suddiviso in due parti: nella prima si è presentata un’analisi dettagliata del diritto di proprietà, del dualismo delle proprietà fondiarie e relative problematiche, del sistema dei diritti reali costituito dalla Legge sui diritti reali del 2007, da cui è partita la riforma dell’istituto della registrazione immobiliare. Un approfondimento particolare è dedicato al pluralismo dei regimi di registrazione immobiliare vigenti nel diritto cinese contemporaneo e all’introduzione dei cambiamenti apportati dal nuovo regolamento del 2015. Nella seconda parte dell’elaborato, attraverso lo studio comparato dei diversi modelli Europei (Francese, Tedesco e Inglese), si è tentato di illustrare le esperienze europee in materia di pubblicità immobiliare maturate nei tre temi maggiormente rappresentativi e concreti, quali la tutela degli interessi privatistici, l’autenticità dei titoli e il ruolo del notaio, la procedura della pubblicità immobiliare, al fine di individuare una via percorribile per il perfezionamento del sistema unitario della registrazione nell’ordinamento cinese. Nelle conclusioni, infine, sono state inserite anche alcune riflessioni circa l’importanza dello studio del diritto comparato per l’esperienza Cinese.

La gestione del contenzioso in sanità: analisi dei profili processuali della responsabilità medico-sanitaria funzionale alla definizione di modelli alternativi di risoluzione.

La tesi approfondisce i profili processuale della responsabilità medica allo scopo di elaborare una proposta alternativa di gestione del contenzioso. Si esamina, altresì, il tema dei limiti di utilizzo della mediazione nelle controversie in cui vengono in gioco interessi di rilievo pubblicistico.

Tassazione delle partnerships internazionali: modelli domestici, disciplina convenzionale e diritto europeo

I sistemi fiscali contemporanei applicano l’imposizione diretta a persone fisiche e persone giuridiche. In ciascuno Stato tuttavia una varietà di figure intermedie, definibili non- corporate-entities, sono dotate di gradi diversi di soggettività di diritto. Fra queste rientrano le partnership. Con l’obiettivo di ricondurre la fiscalità delle partnership all’interno del regime domestico generale previsto per persone fisiche o giuridiche, ogni Stato impiega proprie regole di caratterizzazione fiscale delle partnership. Di conseguenza, ciascuno Stato può considerare le partnership fiscalmente opache o trasparenti. Ciò vale sia per le partnership domestiche che per quelle estere. Quando l’attività di una partnership domestica presenta elementi di internazionalità, gli approcci domestici di caratterizzazione fiscale interferiscono spesso con quelli adottati da altri Stati. Tali inevitabili conflitti producono un alto rischio di doppia imposizione o doppia non imposizione dei redditi internazionali. La soluzione di tale genere di problemi non trova sistematica considerazione né nei Trattati fiscali, né nei Trattati UE così come interpretati dalla CGUE. Essa resta affidata all’autonoma iniziativa di ciascuno Stato. Questo studio esamina l’imposizione diretta delle partnerships internazionali che presentino un qualche collegamento con il sistema fiscale italiano. Esso inoltre propone una comparazione con altri sistemi fiscali selezionati sulla base di alcuni criteri. La comparazione mira alla individuazione dei problemi scaturenti dalla simultanea applicazione della tassazione italiana ed estera, considerando il ruolo spesso modesto dei Trattati fiscali. Ove un Trattato includa clausole specifiche per le partnership, ne viene esaminato l’effetto. Se i Paesi considerati sono Stati membri UE, i risultati dell’analisi sono esaminati rispetto alla normativa europea, con particolare riguardo ai profili di compatibilità con le libertà del Trattato UE e con i relativi orientamenti della CGUE.

Televisioni in transito: modelli produttivi e immaginari urbani di mobilita

Il termine go-tv fa riferimento a i sistemi di videocomunicazione collocati a bordo di mezzi di trasporto e in ambienti collegati, ad alto transito di passeggeri. Limitando l’analisi al territorio italiano, la ricerca intende ricostruire le coordinate storiche del suo sviluppo, inquadrandolo entro il più ampio contesto dei media contemporanei. Da un punto di vista teorico, sono considerati sia il legame del mezzo con l’ambiente urbano, sia le interconnessioni tra comunicazione, mobilità e trasporti, riflesse nel particolare statuto sociale e topologico chiamato in causa dai suoi luoghi di consumo. Dall’approvvigionamento alla messa in onda dei contenuti, cardine speculativo del lavoro è la disamina, su base esplorativa, delle consuetudini commerciali e professionali sottese a questo speciale canale di distribuzione audiovisiva, nel quadro di apposite pratiche d’azienda, campionate nel solco degli studi sulla produzione mediale. Tre sono gli snodi principali del progetto: la proposta di una definizione univoca del fenomeno, condivisibile dai diversi attori coinvolti nella filiera, una prima modellizzazione del suo profilo mediale e una mappatura dei principali casi di go-tv rinvenibili a livello nazionale, arricchita da una serie di studi di caso.

The FOOT experiment: Trigger and Data Acquisition (TDAQ) development and data analysis

Hadrontherapy employs high-energy beams of charged particles (protons and heavier ions) to treat deep-seated tumours: these particles have a favourable depth-dose distribution in tissue characterized by a low dose in the entrance channel and a sharp maximum (Bragg peak) near the end of their path. In these treatments nuclear interactions have to be considered: beam particles can fragment in the human body releasing a non-zero dose beyond the Bragg peak while fragments of human body nuclei can modify the dose released in healthy tissues. These effects are still in question given the lack of interesting cross sections data. Also space radioprotection can profit by fragmentation cross section measurements: the interest in long-term manned space missions beyond Low Earth Orbit is growing in these years but it has to cope with major health risks due to space radiation. To this end, risk models are under study: however, huge gaps in fragmentation cross sections data are currently present preventing an accurate benchmark of deterministic and Monte Carlo codes. To fill these gaps in data, the FOOT (FragmentatiOn Of Target) experiment was proposed. It is composed by two independent and complementary setups, an Emulsion Cloud Chamber and an electronic setup composed by several subdetectors providing redundant measurements of kinematic properties of fragments produced in nuclear interactions between a beam and a target. FOOT aims to measure double differential cross sections both in angle and kinetic energy which is the most complete information to address existing questions. In this Ph.D. thesis, the development of the Trigger and Data Acquisition system for the FOOT electronic setup and a first analysis of 400 MeV/u 16O beam on Carbon target data acquired in July 2021 at GSI (Darmstadt, Germany) are presented. When possible, a comparison with other available measurements is also reported.

Non perturbative aspects of non equilibrium physics in two dimensional models

The present manuscript focuses on out of equilibrium physics in two dimensional models. It has the purpose of presenting some results obtained as part of out of equilibrium dynamics in its non perturbative aspects. This can be understood in two different ways: the former is related to integrability, which is non perturbative by nature; the latter is related to emergence of phenomena in the out of equilibirum dynamics of non integrable models that are not accessible by standard perturbative techniques. In the study of out of equilibirum dynamics, two different protocols are used througout this work: the bipartitioning protocol, within the Generalised Hydrodynamics (GHD) framework, and the quantum quench protocol. With GHD machinery we study the Staircase Model, highlighting how the hydrodynamic picture sheds new light into the physics of Integrable Quantum Field Theories; with quench protocols we analyse different setups where a non-perturbative description is needed and various dynamical phenomena emerge, such as the manifistation of a dynamical Gibbs effect, confinement and the emergence of Bloch oscillations preventing thermalisation.

Effective field theories and their phenomenological applications

Effective field theories (EFTs) are ubiquitous in theoretical physics and in particular in field theory descriptions of quantum systems probed at energies much lower than one or few characterizing scales. More recently, EFTs have gained a prominent role in the study of fundamental interactions and in particular in the parametriasation of new physics beyond the Standard Model, which would occur at scales Λ, much larger than the electroweak scale. In this thesis, EFTs are employed to study three different physics cases. First, we consider light-by-light scattering as a possible probe of new physics. At low energies it can be described by dimension-8 operators, leading to the well-known Euler-Heisenberg Lagrangian. We consider the explicit dependence of matching coefficients on type of particle running in the loop, confirming the sensitiveness to the spin, mass, and interactions of possibly new particles. Second, we consider EFTs to describe Dark Matter (DM) interactions with SM particles. We consider a phenomenologically motivated case, i.e., a new fermion state that couples to the Hypercharge through a form factor and has no interactions with photons and the Z boson. Results from direct, indirect and collider searches for DM are used to constrain the parameter space of the model. Third, we consider EFTs that describe axion-like particles (ALPs), whose phenomenology is inspired by the Peccei-Quinn solution to strong CP problem. ALPs generically couple to ordinary matter through dimension-5 operators. In our case study, we investigate the rather unique phenomenological implications of ALPs with enhanced couplings to the top quark.

Quantum integrability as a new method for exact results on N=2 supersymmetric gauge theories and black holes

In this thesis I show a triple new connection we found between quantum integrability, N=2 supersymmetric gauge theories and black holes perturbation theory. I use the approach of the ODE/IM correspondence between Ordinary Differential Equations (ODE) and Integrable Models (IM), first to connect basic integrability functions - the Baxter’s Q, T and Y functions - to the gauge theory periods. This fundamental identification allows several new results for both theories, for example: an exact non linear integral equation (Thermodynamic Bethe Ansatz, TBA) for the gauge periods; an interpretation of the integrability functional relations as new exact R-symmetry relations for the periods; new formulas for the local integrals of motion in terms of gauge periods. This I develop in all details at least for the SU(2) gauge theory with Nf=0,1,2 matter flavours. Still through to the ODE/IM correspondence, I connect the mathematically precise definition of quasinormal modes of black holes (having an important role in gravitational waves’ obervations) with quantization conditions on the Q, Y functions. In this way I also give a mathematical explanation of the recently found connection between quasinormal modes and N=2 supersymmetric gauge theories. Moreover, it follows a new simple and effective method to numerically compute the quasinormal modes - the TBA - which I compare with other standard methods. The spacetimes for which I show these in all details are in the simplest Nf=0 case the D3 brane in the Nf=1,2 case a generalization of extremal Reissner-Nordström (charged) black holes. Then I begin treating also the Nf=3,4 theories and argue on how our integrability-gauge-gravity correspondence can generalize to other types of black holes in either asymptotically flat (Nf=3) or Anti-de-Sitter (Nf=4) spacetime. Finally I begin to show the extension to a 4-fold correspondence with also Conformal Field Theory (CFT), through the renowned AdS/CFT correspondence.

Specificità, efficacia e risposte adattative mediate da mutazioni dell'oncosoppressore TP53 degli inibitori del Complesso I mitocondriale nella terapia oncologica personalizzata: dai meccanismi molecolari allo sviluppo di modelli preclinici avanzati

L'inibizione del complesso respiratorio I (CI) è una strategia antitumorale emergente, sebbene la specificità e l’efficacia di nuovi farmaci restino poco investigate. La generazione di modelli cellulari tumorali nulli per il CI rivela la specificità di EVP 4593 e BAY 872243 nell’indurre gli effetti antiproliferativi non associati all’apoptosi, selettivamente via CI, riducendo eventuali effetti collaterali. Studi preliminari in vivo evidenziano un rallentamento della crescita tumorale negli animali trattati con EVP 4593, il quale emerge come l’inibitore più potente. Per il suo ruolo nella riprogrammazione metabolica, e la sua elevata frequenza di mutazioni nelle neoplasie umane, sono stati investigati i potenziali meccanismi di adattamento alla terapia anti-CI sulla base dello stato mutazionale di TP53. L’auxotrofia da aspartato, un hallmark metabolico delle cellule tumorali con un danno al CI, causa un blocco della sintesi proteica mTORC1-dipendente nelle linee cellulari con una p53 mutata o nulla, inducendo un collasso metabolico. Viceversa, l'attivazione del sensore energetico AMPK promuove un recupero parziale della sintesi di aspartato in linee cellulari con la forma wild type di P53, che è in grado di sostenere una migliore anaplerosi attraverso SCO2, fattore di assemblaggio del complesso respiratorio IV. Al fine di traslare questi risultati in un modello preclinico, si è ottimizzato l’ottenimento di colture di tumori umani espiantati tramite il bioreattore U-CUP. Il modello scelto è stato quello di carcinoma sieroso ad alto grado dell’ovaio (HGSOC), a partire da tessuto congelato, per l’elevata frequenza di mutazioni driver in TP53. I tessuti congelati preservano l'eterogeneità delle componenti cellulari del tessuto di origine e sono caratterizzati da cellule in attiva proliferazione senza attivazione di apoptosi. Dati preliminari mostrano un trend di riduzione dell’area tumorale nei tessuti trattati con EVP 4593 e supportano l’utilizzo del modello preclinico nello studio di nuovi inibitori del CI sfruttando materiale primario di pazienti oncologici.

L'edilizia residenziale nell'era dell'economia circolare. Modelli e paradigmi per la rigenerazione delle periferie urbane

Il patrimonio residenziale italiano ammonta a 12,2 milioni di edifici, di cui il 57,5% ha più di 50 anni ed è stato costruito in assenza di normative specifiche, in termini di sicurezza sismica, resistenza al fuoco, efficienza energetica e accessibilità, e manifesta un’avanzata obsolescenza. Agire su questo patrimonio significa operare tramite le due macro categorie di intervento: demolizione/ricostruzione o riqualificazione energetica. Questa ricerca dottorale vuole indagare la demolizione/ricostruzione di comparti urbani periferici, costruiti tra 1945-1965, quale strategia di rigenerazione urbana, integrandola in un modello edilizio basato sui criteri dell’economia circolare. Vengono definite le caratteristiche costruttive e i principi di questo modello di progettazione ecosistemica, denominato Integrho, che coniuga i criteri di ecodesign nel ciclo di vita (Building in Layers, Design for Disassembly e il Design out Waste) con quelli di bioclimaticità e di adattabilità funzionale. Il lavoro è stato improntato secondo due livelli gerarchici, scala urbana e scala edilizia, tra loro correlate mediante quella intermedia dell’isolato, al fine di ottenere un obiettivo di natura metodologica: definire uno strumento di supporto decisionale, capace di indirizzare tra le categorie di intervento attraverso parametri oggettivi, valutati con analisi comparative speditive. Tale metodologia viene applicata al contesto di Bologna, e si fonda sulla creazione di un’approfondita base conoscitiva attraverso la catalogazione delle 8.209 pratiche edilizie di nuova costruzione presentate tra 1945 e il 1965. Tale strumento georeferenziato, contenente informazioni tipologiche, costruttive ecc., è impiegato per valutare in modo quantitativo e speditivo i consumi energetici, i materiali incorporati, gli impatti ambientali e i costi economici dei differenti scenari di intervento nel ciclo di vita. Infine, l’applicazione del modello edilizio Integrho e del paradigma Ri-Costruire per Ri-Generare ad uno degli isolati periferici selezionati, è impiegata come esemplificazione dell’intero processo, dalla fase conoscitiva a quella strumentale, al fine di verificarne l’attendibilità e l’applicabilità su larga scala.

Italian GenZ Celebrity. Le celebrita teen nella produzione audiovisiva italiana contemporanea: riconfigurazioni, modelli comunicativi, classificazioni.

La ricerca si pone l’obiettivo di comprendere in che modo sia strutturato lo stardom italiano della Generazione Z e quale ruolo svolgano i media nei processi di celebrification delle figure attoriali in esame, nonché l'impatto che queste hanno sulla società stessa. Si intende fornire una maggiore comprensione dei meccanismi alla base del funzionamento dello star system in un contesto storico, culturale e generazionale specifico. Inoltre, il confronto tra il panorama italiano e il landscape internazionale contribuisce a una maggiore comprensione dell’evoluzione e della trasformazione del concetto di celebrità nel contesto globale, oltre che delle modalità attraverso le quali la dimensione italiana si inserisce in questa evoluzione.

Finite group lattice gauge theories for quantum simulation

The present manuscript focuses on Lattice Gauge Theories based on finite groups. For the purpose of Quantum Simulation, the Hamiltonian approach is considered, while the finite group serves as a discretization scheme for the degrees of freedom of the gauge fields. Several aspects of these models are studied. First, we investigate dualities in Abelian models with a restricted geometry, using a systematic approach. This leads to a rich phase diagram dependent on the super-selection sectors. Second, we construct a family of lattice Hamiltonians for gauge theories with a finite group, either Abelian or non-Abelian. We show that is possible to express the electric term as a natural graph Laplacian, and that the physical Hilbert space can be explicitly built using spin network states. In both cases we perform numerical simulations in order to establish the correctness of the theoretical results and further investigate the models.