Sviluppo di un'applicazione bioinformatica per la gestione dei dati di antibiotico sensibilità di isolati clinici

Il problema dell'antibiotico-resistenza è un problema di sanità pubblica per affrontare il quale è necessario un sistema di sorveglianza basato sulla raccolta e l'analisi dei dati epidemiologici di laboratorio. Il progetto di dottorato è consistito nello sviluppo di una applicazione web per la gestione di tali dati di antibiotico sensibilità di isolati clinici utilizzabile a livello di ospedale. Si è creata una piattaforma web associata a un database relazionale per avere un’applicazione dinamica che potesse essere aggiornata facilmente inserendo nuovi dati senza dover manualmente modificare le pagine HTML che compongono l’applicazione stessa. E’ stato utilizzato il database open-source MySQL in quanto presenta numerosi vantaggi: estremamente stabile, elevate prestazioni, supportato da una grande comunità online ed inoltre gratuito. Il contenuto dinamico dell’applicazione web deve essere generato da un linguaggio di programmazione tipo “scripting” che automatizzi operazioni di inserimento, modifica, cancellazione, visualizzazione di larghe quantità di dati. E’ stato scelto il PHP, linguaggio open-source sviluppato appositamente per la realizzazione di pagine web dinamiche, perfettamente utilizzabile con il database MySQL. E’ stata definita l’architettura del database creando le tabelle contenenti i dati e le relazioni tra di esse: le anagrafiche, i dati relativi ai campioni, microrganismi isolati e agli antibiogrammi con le categorie interpretative relative al dato antibiotico. Definite tabelle e relazioni del database è stato scritto il codice associato alle funzioni principali: inserimento manuale di antibiogrammi, importazione di antibiogrammi multipli provenienti da file esportati da strumenti automatizzati, modifica/eliminazione degli antibiogrammi precedenti inseriti nel sistema, analisi dei dati presenti nel database con tendenze e andamenti relativi alla prevalenza di specie microbiche e alla chemioresistenza degli stessi, corredate da grafici. Lo sviluppo ha incluso continui test delle funzioni via via implementate usando reali dati clinici e sono stati introdotti appositi controlli e l’introduzione di una semplice e pulita veste grafica.

Reasoning with incomplete and imprecise preferences

Preferences are present in many real life situations but it is often difficult to quantify them giving a precise value. Sometimes preference values may be missing because of privacy reasons or because they are expensive to obtain or to produce. In some other situations the user of an automated system may have a vague idea of whats he wants. In this thesis we considered the general formalism of soft constraints, where preferences play a crucial role and we extended such a framework to handle both incomplete and imprecise preferences. In particular we provided new theoretical frameworks to handle such kinds of preferences. By admitting missing or imprecise preferences, solving a soft constraint problem becomes a different task. In fact, the new goal is to find solutions which are the best ones independently of the precise value the each preference may have. With this in mind we defined two notions of optimality: the possibly optimal solutions and the necessary optimal solutions, which are optimal no matter we assign a precise value to a missing or imprecise preference. We provided several algorithms, bases on both systematic and local search approaches, to find such kind of solutions. Moreover, we also studied the impact of our techniques also in a specific class of problems (the stable marriage problems) where imprecision and incompleteness have a specific meaning and up to now have been tackled with different techniques. In the context of the classical stable marriage problem we developed a fair method to randomly generate stable marriages of a given problem instance. Furthermore, we adapted our techniques to solve stable marriage problems with ties and incomplete lists, which are known to be NP-hard, obtaining good results both in terms of size of the returned marriage and in terms of steps need to find a solution.

The incomplete ionization of substitutional dopants in Silicon Carbide

This thesis analyzes theoretically and computationally the phenomenon of partial ionization of the substitutional dopants in Silicon Carbide at thermal equilibrium. It is based on the solution of the charge neutrality equation and takes into account the following phenomena: several energy levels in the bandgap; Fermi-Dirac statistics for free carriers; screening effects on the dopant ionization energies; the formation of impurity bands. A self-consistent model and a corresponding simulation software have been realized. A preliminary comparison of our calculations with existing experimental results is carried out.

Statistical Physics and Modeling of Human Mobility

In this thesis, we extend some ideas of statistical physics to describe the properties of human mobility. By using a database containing GPS measures of individual paths (position, velocity and covered space at a spatial scale of 2 Km or a time scale of 30 sec), which includes the 2% of the private vehicles in Italy, we succeed in determining some statistical empirical laws pointing out "universal" characteristics of human mobility. Developing simple stochastic models suggesting possible explanations of the empirical observations, we are able to indicate what are the key quantities and cognitive features that are ruling individuals' mobility. To understand the features of individual dynamics, we have studied different aspects of urban mobility from a physical point of view. We discuss the implications of the Benford's law emerging from the distribution of times elapsed between successive trips. We observe how the daily travel-time budget is related with many aspects of the urban environment, and describe how the daily mobility budget is then spent. We link the scaling properties of individual mobility networks to the inhomogeneous average durations of the activities that are performed, and those of the networks describing people's common use of space with the fractional dimension of the urban territory. We study entropy measures of individual mobility patterns, showing that they carry almost the same information of the related mobility networks, but are also influenced by a hierarchy among the activities performed. We discover that Wardrop's principles are violated as drivers have only incomplete information on traffic state and therefore rely on knowledge on the average travel-times. We propose an assimilation model to solve the intrinsic scattering of GPS data on the street network, permitting the real-time reconstruction of traffic state at a urban scale.

Dal repertorio al database: il progetto Monete al femminile. L'iconografia monetale dell'Augusta nella prima età imperiale

Il presente lavoro si pone l'obiettivo di fornire una rilettura filologica delle fonti numismatiche sui membri femminili della domus imperiale romana da Livia a Matidia Maggiore, supportata da una schedatura informatizzata del documento monetale. La compilazione è stata condotta tramite lo spoglio dei repertori di maggiore consultazione (RIC, BMCRE, BNCMER, HCC) e ha posto l'attenzione sia sugli elementi iconografici che su quelli epigrafici che vanno a comporre l'aspetto estrinseco della moneta. La scelta di tali elementi nelle emissioni imperiali è l'espressione di un vero e proprio linguaggio dotato di una logica comunicativa ben precisa e finalizzata a garantire la comprensibilità del messaggio. La sua decodifica consente di individuare possibili linee di definizione del ruolo pubblico e politico delle Auguste nel quadro dell'ideologia imperiale. A veicolare questo significato contribuiscono ugualmente gli elementi iconografici, con valore connotativo rispetto al soggetto raffigurato, e quelli epigrafici, con valore esplicativo ai fini della comprensione del dato visivo. La moneta rappresenta dunque un documento complesso, che necessita di una specifica metodologia di indagine volta a interpretarne tutti gli elementi.

Non-normal modal logics, quantification, and deontic dilemmas. A study in multi-relational semantics

This dissertation is devoted to the study of non-normal (modal) systems for deontic logics, both on the propositional level, and on the first order one. In particular we developed our study the Multi-relational setting that generalises standard Kripke Semantics. We present new completeness results concerning the semantic setting of several systems which are able to handle normative dilemmas and conflicts. Although primarily driven by issues related to the legal and moral field, these results are also relevant for the more theoretical field of Modal Logic itself, as we propose a syntactical, and semantic study of intermediate systems between the classical propositional calculus CPC and the minimal normal modal logic K.

Using national FADN database to describe Italian farms and arable fields. A comparison of sustainability level between organic versus conventional regimes.

The study defines a new farm classification and identifies the arable land management. These aspects and several indicators are taken into account to estimate the sustainability level of farms, for organic and conventional regimes. The data source is Italian Farm Account Data Network (RICA) for years 2007-2011, which samples structural and economical information. An environmental data has been added to the previous one to better describe the farm context. The new farm classification describes holding by general informations and farm structure. The general information are: adopted regime and farm location in terms of administrative region, slope and phyto-climatic zone. The farm structures describe the presence of main productive processes and land covers, which are recorded by FADN database. The farms, grouped by homogeneous farm structure or farm typology, are evaluated in terms of sustainability. The farm model MAD has been used to estimate a list of indicators. They describe especially environmental and economical areas of sustainability. Finally arable lands are taken into account to identify arable land managements and crop rotations. Each arable land has been classified by crop pattern. Then crop rotation management has been analysed by spatial and temporal approaches. The analysis reports a high variability inside regimes. The farm structure influences indicators level more than regimes, and it is not always possible to compare the two regimes. However some differences between organic and conventional agriculture have been found. Organic farm structures report different frequency and geographical location than conventional ones. Also different connections among arable lands and farm structures have been identified.

Studio anatomico dei muscoli della spalla e del braccio in Pernis apivorus, Accipiter gentilis ed Accipiter nisus

Recentemente, vari ricercatori si sono concentrati sulle proprietà funzionali dei muscoli, sulla meccanica e sulla cinematica legata al volo, ma senza la possibilità di consultare un’adeguata letteratura poiché assente o incompleta. Si è quindi ritenuto utile studiare la miologia della regione della spalla e del braccio di specie non in precedenza esaminate e che mostrassero differenti stili di volo, al fine di creare una base di informazioni per futuri studi funzionali. Tutte le specie prese in esame sono membri della famiglia degli Accipitridae e nello specifico si sono selezionati: il Falco pecchiaiolo (Pernis apivorus Linnaeus, 1758), l’Astore comune (Accipiter gentilis Linnaeus, 1758) e lo Sparviero eurasiatico (Accipiter nisus Linnaeus, 1758). Questi animali attuano stili di volo differenti e sono stati pertanto scelti per capire se diverse performance di volo potessero indurre una differenziazione dell’apparato muscolare. La comparazione dei dati raccolti durante questo studio con quelli presenti in letteratura in altre specie aviarie ha evidenziato che, mentre alcuni muscoli non sembrano andare incontro a grandi modificazioni nei rapaci, altri invece presentano una grande eterogeneità. In particolare, grazie alle caratteristiche dei diversi muscoli, si è potuto raggruppare questi ultimi in base a possibili funzioni comuni: a) muscoli che concorrono a stabilizzare l’ala rispetto al tronco e che assorbono le forze generate durante il volo; b) muscoli con possibile ruolo nel controllo della rotazione dell’omero; c) muscoli con possibile funzione propriocettiva. Il presente studio ha inoltre evidenziato, nei muscoli esaminati, alcune similitudini e molteplici peculiarità anatomiche non precedentemente segnalate in letteratura. Si ritiene che questo studio macroscopico possa rappresentare un punto di partenza per futuri studi microscopici o elettrofisiologici, a dimostrazione dell’importanza della dissezione quale primo strumento di indagine.