Evolutionary methods for self-organizing cooperation in peer-to-peer networks

The Peer-to-Peer network paradigm is drawing the attention of both final users and researchers for its features. P2P networks shift from the classic client-server approach to a high level of decentralization where there is no central control and all the nodes should be able not only to require services, but to provide them to other peers as well. While on one hand such high level of decentralization might lead to interesting properties like scalability and fault tolerance, on the other hand it implies many new problems to deal with. A key feature of many P2P systems is openness, meaning that everybody is potentially able to join a network with no need for subscription or payment systems. The combination of openness and lack of central control makes it feasible for a user to free-ride, that is to increase its own benefit by using services without allocating resources to satisfy other peers’ requests. One of the main goals when designing a P2P system is therefore to achieve cooperation between users. Given the nature of P2P systems based on simple local interactions of many peers having partial knowledge of the whole system, an interesting way to achieve desired properties on a system scale might consist in obtaining them as emergent properties of the many interactions occurring at local node level. Two methods are typically used to face the problem of cooperation in P2P networks: 1) engineering emergent properties when designing the protocol; 2) study the system as a game and apply Game Theory techniques, especially to find Nash Equilibria in the game and to reach them making the system stable against possible deviant behaviors. In this work we present an evolutionary framework to enforce cooperative behaviour in P2P networks that is alternative to both the methods mentioned above. Our approach is based on an evolutionary algorithm inspired by computational sociology and evolutionary game theory, consisting in having each peer periodically trying to copy another peer which is performing better. The proposed algorithms, called SLAC and SLACER, draw inspiration from tag systems originated in computational sociology, the main idea behind the algorithm consists in having low performance nodes copying high performance ones. The algorithm is run locally by every node and leads to an evolution of the network both from the topology and from the nodes’ strategy point of view. Initial tests with a simple Prisoners’ Dilemma application show how SLAC is able to bring the network to a state of high cooperation independently from the initial network conditions. Interesting results are obtained when studying the effect of cheating nodes on SLAC algorithm. In fact in some cases selfish nodes rationally exploiting the system for their own benefit can actually improve system performance from the cooperation formation point of view. The final step is to apply our results to more realistic scenarios. We put our efforts in studying and improving the BitTorrent protocol. BitTorrent was chosen not only for its popularity but because it has many points in common with SLAC and SLACER algorithms, ranging from the game theoretical inspiration (tit-for-tat-like mechanism) to the swarms topology. We discovered fairness, meant as ratio between uploaded and downloaded data, to be a weakness of the original BitTorrent protocol and we drew inspiration from the knowledge of cooperation formation and maintenance mechanism derived from the development and analysis of SLAC and SLACER, to improve fairness and tackle freeriding and cheating in BitTorrent. We produced an extension of BitTorrent called BitFair that has been evaluated through simulation and has shown the abilities of enforcing fairness and tackling free-riding and cheating nodes.

Synthesis and characterization of implants for bone substitutions made of biomedical apatites containing silicon

In the last decades the development of bone substitutes characterized by a superior biomimetism has become of particular interest, owing to the increasing economic and societal impact of the bone diseases. In the present work of research the development of bone substitutes characterized by improved biomimetism, has been faced in a chemical, structural and morphological perspective. From a chemical point of view, it has been developed the synthesis of hydroxyapatite powders, exhibiting multiple ionic substitutions in both cationic and anionic sites, so to simulate the chemical composition of the natural bone. Particular emphasis has been given to the effect of silicon on the chemical-physical and solubility properties of the obtained hydroxyapatites. From a structural point of view, it has been developed the synthesis of ceramic composite materials, based on hydroxyapatite and calcium silicates, employed both as a reinforcing phase, to raise the mechanical strength of the composite compared to hydroxyapatite, and as a bioactive phase, able to increase the bioactivity properties of the whole ceramic. Finally the unique morphological features of the bone were mimicked by taking inspiration by Nature, so that native wood structures were treated in chemical and thermal way to obtain hydroxyapatite porous materials characterized by the same morphology as the native wood. The results obtained in the present work were positive in all the three different areas of investigation, so to cover the three different aspects of biomimetism, chemical, structural and morphological. Anyway, only at the convergence of the three different fields it is possible to find out the best solutions to develop the ideal bone-like scaffold. Thus, the future activity should be devoted to solve the problems at the borderline between the different research lines, which hamper this convergence and in consequence, the achievement of a bone scaffold able to mimic the various aspects exhibited by the bone tissue

Integrazione della riduzione della mobilità respiratoria nel trattamento radiante esterno conformazionale

Several methods to reduce respiratory-induced motion have been described in literature, with the goal of increasing accuracy of treatment to minimize normal tissue toxicity or increase dose to the target volume. We analyzed two different techniques of respiratory gating: the deep inspiration breath hold technique and the respiratory gating using the Real-time Position Management (RPM) system. The first method is a self-gating technique in which radiation treatment take place during a phase of breath-holding. The second technique use a reflective marker placed on the patient’s anterior surface. The motion of the marker is tracked using a camera interfaced to a computer. The gating thresholds are set when the tumor is in the desired portion of the respiratory cycle. These thresholds determine when the gating system turns the treatment beam on and off. We compared both techniques with a standard external radiation treatment. The dosimetric analysis has led to considerable advantage of these methods compared to the external radiation treatment, particularly in reducing the dose to the lung.

Statistical analysis and simulation techniques in wall-bounded turbulence

The present work is devoted to the assessment of the energy fluxes physics in the space of scales and physical space of wall-turbulent flows. The generalized Kolmogorov equation will be applied to DNS data of a turbulent channel flow in order to describe the energy fluxes paths from production to dissipation in the augmented space of wall-turbulent flows. This multidimensional description will be shown to be crucial to understand the formation and sustainment of the turbulent fluctuations fed by the energy fluxes coming from the near-wall production region. An unexpected behavior of the energy fluxes comes out from this analysis consisting of spiral-like paths in the combined physical/scale space where the controversial reverse energy cascade plays a central role. The observed behavior conflicts with the classical notion of the Richardson/Kolmogorov energy cascade and may have strong repercussions on both theoretical and modeling approaches to wall-turbulence. To this aim a new relation stating the leading physical processes governing the energy transfer in wall-turbulence is suggested and shown able to capture most of the rich dynamics of the shear dominated region of the flow. Two dynamical processes are identified as driving mechanisms for the fluxes, one in the near wall region and a second one further away from the wall. The former, stronger one is related to the dynamics involved in the near-wall turbulence regeneration cycle. The second suggests an outer self-sustaining mechanism which is asymptotically expected to take place in the log-layer and could explain the debated mixed inner/outer scaling of the near-wall statistics. The same approach is applied for the first time to a filtered velocity field. A generalized Kolmogorov equation specialized for filtered velocity field is derived and discussed. The results will show what effects the subgrid scales have on the resolved motion in both physical and scale space, singling out the prominent role of the filter length compared to the cross-over scale between production dominated scales and inertial range, lc, and the reverse energy cascade region lb. The systematic characterization of the resolved and subgrid physics as function of the filter scale and of the wall-distance will be shown instrumental for a correct use of LES models in the simulation of wall turbulent flows. Taking inspiration from the new relation for the energy transfer in wall turbulence, a new class of LES models will be also proposed. Finally, the generalized Kolmogorov equation specialized for filtered velocity fields will be shown to be an helpful statistical tool for the assessment of LES models and for the development of new ones. As example, some classical purely dissipative eddy viscosity models are analyzed via an a priori procedure.

Contaminazioni tra arte e architettura

Il concetto di contaminazione fra architettura ed arti plastiche e figurative è molto antico. La dicotomia arte-architettura, sancita in via definitiva con il moderno museo di spoliazione napoleonica, non può che essere considerata una variazione neo-tecnicista sulla quale, non sempre giustamente, sono andati assestandosi gli insegnamenti delle scuole politecniche. Non così è sempre stato. Come il tempio greco può essere considerato un’opera plastica nel suo complesso, esempio tra i primi di fusione tra arte e architettura, moltissimi sono gli esempi che hanno guidato la direzione della ricerca che si è intesa perseguire. Molti sono gli esempi del passato che ci presentano figure di architetto-artista: un esempio fra tutti Michelangelo Buonarroti; come per altro non è nuovo, per l’artista puro, cimentarsi nella progettazione dello spazio architettonico o urbano, o per l'architetto essere coinvolto dalle indagini della ricerca artistica a lui contemporanea dalla quale trarre suggestioni culturali. Le rappresentazioni dei linguaggi visivi sono il frutto di contaminazioni che avvengono su diversi livelli e in più direzioni. Spesso le ricerche artistiche più significative hanno anticipato o influenzato il mondo del design, dell’architettura, della comunicazione. L’intenzione della ricerca è stata quindi approfondire, attraverso un viaggio nel Novecento, con particolare attenzione al Secondo Dopoguerra, i fenomeni culturali che hanno prodotto i più significativi sviluppi stilistici nell’ambito della ricerca e del rinnovo del linguaggio architettonico. Il compito, parafrasando Leonardo Benevolo, non è stato quello di elencare le singole battute della discussione ma di riconoscere gli interventi fruttuosi a lunga scadenza. Mutuando gli insegnamenti della scuola del Bauhaus, arte e architettura sono state affiancate perché considerate espressioni strettamente relazionate di coevi fenomeni culturali. L’obiettivo ha puntato all’individuazione dei meccanismi delle interazioni tra discipline, cercando di delineare il profilo della complessità dell’espressione del contemporaneo in architettura.

Polysulfurated aromatic compounds: preparation and photophysical properties

The aim of this thesis was the synthesis and photophysical characterization of some new polysulfurated aromatic compounds: this class of molecules can offer intriguing properties, potentially useful for the construction of new materials for optoelectronic devices. Two main families of compounds have been synthesized: the first is represented by a series of small molecular asterisks, with peripheral aromatic units, showing luminescence in solid phase or in highly rigid conditions. All compounds with peripheral substituents display an AIE behavior (Aggregation Induced Emission) with radiative deactivation of the triplet states. Taking inspiration from these smaller asterisks, a larger molecule with the same geometry has been designed, decorated with terpyridyl moieties as the outermost units: this compound shows great affinity for the coordination of several transition metal ions, changing luminescence properties after the interaction with zinc ions. With the same intentions, a tetrasulfurated pyrene-core molecule with terpyridyl external units has been synthesized and isolated: this ligand exhibits good coordination capabilities towards transition metal ions, giving rise to luminescent nanoaggregates upon addition of zinc(II), characterized by DLS and AFM microscopy. In addition a NIR emission is recorded after coordination of neodymium(III), showing evidence of an intramolecular energy transfer process.

Modelli semplificati per valutazione di vulnerabilità sismica di strutture in muratura

L'obiettivo della tesi è stato quello di indagare il complesso problema della vulnerabilità sismica dei ponte in muratura ad arco utilizzando modelli semplificati. Dopo una descrizione dei materiali da costruzione impiegati nella realizzazione e dei principali elementi dei un ponti in muratura, si è indirizzato lo studio di un ponte ad arco situato nel comune di San Marcello Pistoiese. Viene mostrato un modello numerico che permette di descrivere il comportamento strutturale del ponte sotto azione sismica e di valutare la capacità di carico del ponte sottoposto ad una azione trasversale. In un secondo momento viene descritta la realizzazione di un modello in scala del ponte, che è stato sottoposto a prove distruttive effettuate per valutare la capacità di carico del ponte rispetto ad un ipotetica azione orizzontale. Si è cercato poi di inquadrare il problema in un modello teorico che faccia riferimento all'analisi limite. Esso descrive un cinematismo di collasso a telaio che prende spunto dal quadro fessurativo del modello in muratura. Infine sono stati presentati modelli FEM numerici in ordine di complessità crescente, cercando di inquadrare il comportamento meccanico del prototipo del ponte. Tre tipi di modelli sono rappresentati: un telaio incernierato alle estremità costituito da elementi beam con resistenza alla flessione . Il secondo tipo è costituito da una reticolare equivalente che mima lo schema del ponte ed è formato solo da bielle. Infine, il terzo tipo cerca di descrivere l'intero modello con elementi tridimensionali.

Il banchetto e le sue rappresentazioni. Le radici di un dibattito contemporaneo

La ricerca si propone di sondare in maniera completa e approfondita la rappresentazione del banchetto nel testo letterario e, in senso più ampio, nel testo inteso come sistema di segni (siano essi parole, gesti, espressioni facciali, modi di esprimersi, mezzi di comunicazione in genere). Il banchetto è una ‘messa in scena’ che assume nel testo letterario e nei linguaggi espressivi dell’arte contemporanea diverse funzioni a livello tematico e stilistico. Nel lavoro si analizza ognuna di queste funzioni: la funzione denotativa, connotativa, strutturale, metaforica, metanarrativa e stilistica e comunicativa. La linea di analisi tracciata si conclude con un particolare focus sulla rappresentazione del banchetto nel testo letterario e nei media come strumento di comunicazione all’interno di un altro mezzo di comunicazione. Con questa premessa la candidata termina con il capitolo conclusivo dedicando spazio all’immagine del pasto postmoderno. Il banchetto, in quanto rito simbolico, media contenuti legati all’universo culturale, rivela connessioni con la realtà storico-sociale, con l’assetto profondo dell’identità individuale e collettiva, costituendo un polo di aggregazione di diverse dimensioni di umanità. Nonostante l’estrema duttilità alla quale si presta l’immaginario del banchetto sul piano artistico e concettuale, nella quotidianità il momento conviviale continua per l’uomo postmoderno a evocare sentimenti e valori tradizionali ai quali ispirarsi.

Photoactive nanodevices for potential biological applications

Biological systems are complex and highly organized architectures governed by noncovalent interactions, which are responsible for molecular recognition, self-assembly, self-organization, adaptation and evolution processes. These systems provided the inspiration for the development of supramolecular chemistry, that aimed at the design of artificial multicomponent molecular assemblies, namely supramolecular systems, properly designed to perform different operations: each constituting unit performs a single act, whereas the entire supramolecular system is able to execute a more complex function, resulting from the cooperation of the constituting components. Supramolecular chemistry deals with the development of molecular systems able to mimic naturally occurring events, for example complexation and self-assembly through the establishment of noncovalent interactions. Moreover, the application of external stimuli, such as light, allows to perform these operations in a time- and space-controlled manner. These systems can interact with biological systems and, thus, can be applied for bioimaging, therapeutic and drug delivery purposes. In this work the study of biocompatible supramolecular species able to interact with light is presented. The first part deals with the photophysical, photochemical and electrochemical characterization of water-soluble blue emitting triazoloquinolinium and triazolopyridinium salts. Moreover, their interaction with DNA has been explored, in the perspective of developing water-soluble systems for bioimaging applications. In the second part, the effect exerted by the presence of azobenzene-bearing supramolecular species in liposomes, inserted both in the phospholipid bilayer and in the in the aqueous core of vesicles has been studied, in order to develop systems able to deliver small molecules and ions in a photocontrolled manner. Moreover, the versatility of azobenzene and its broad range of applications have been highlighted, since conjugated oligoazobenzene derivatives proved not to be adequate to be inserted in the phospholipid bilayer of liposomes, but their electrochemical properties made them interesting candidates as electron acceptor materials for photovoltaic applications.

Narratori degli anni zero. Storia, critica, poetiche

Il lavoro si propone come un’indagine sulla letteratura italiana del primo decennio del XXI secolo, in una prospettiva non di semplice ricognizione ma di individuazione di linee interpretative capaci di ripercorrere un archivio di materiali molto vasto e non ancora chiuso. La prima parte affronta questioni relative a condizioni produttive, ricezione e valutazione critica della letteratura contemporanea. Il primo capitolo è dedicato alla discussione di problemi relativi allo studio della narrativa italiana del XXI secolo a partire dalla definizione utilizzata per riferirsi ad essa, quella di “anni zero”. Il secondo capitolo situa la narrativa contemporanea nelle linee di sviluppo della letteratura italiana degli ultimi trent’anni, a partire da un mutamento del rapporto dello scrittore con la tradizione umanistica che risale all’inizio degli anni ottanta. Il terzo capitolo approfondisce uno dei generi maggiormente praticati: il romanzo storico. Considerato negli anni ottanta e novanta un genere d'evasione e intrattenimento, negli anni zero è divenuto veicolo di punti di vista critici nei confronti delle narrazioni dominanti. La seconda parte è dedicata all’approfondimento di romanzi che raccontano, da un’ottica non testimoniale, gli anni settanta italiani, periodo complesso non solo sul piano evenemenziale, ma anche su quello della rielaborazione artistica. I romanzi su cui si concentra l’indagine offrono un racconto degli anni settanta italiani a partire da un’idea di storia plurale, ricostruita attraverso una molteplicità di voci, che muta a seconda della prospettiva da cui viene affrontata. Le storie false dei romanzi sugli anni settanta non chiedono di essere lette come vere, ma dicono comunque qualcosa di vero sulle modalità attraverso le quali si va costruendo il rapporto con il passato recente, nel più ampio contesto dei percorsi della letteratura italiana di inizio millennio, tra spinte che vanno nella direzione del mantenimento dell’autonomia da parte degli autori e pressioni del mercato editoriale.

L’Orientalismo tra vocazione imperialista, suggestioni esotiche e omoerotiche. Le rappresentazioni storiche del passaggio tra l’epoca omayyade e abbaside.

Lo studio si tratta di mettere in evidenza il cambiamento che ha subito il termine Oriente nel secolo XX in alcuni testi della letteratura italiana contemporanea. L’opera di Edward Said, L’Orientalismo è un testo di riferimento per i nostri studi. Nel quale abbiamo focalizzato l’attenzione su alcuni aspetti salienti: il concetto di orientalismo; l’interesse nei confronti dell’Oriente sul piano politico, scientifico, letterario; l’impossibilità di separare lo studioso dalle circostanze biografiche e sociali. Siamo riusciti, quindi, a stabilire che il cambiamento dell’immagine orientale dipende da tre fattori: lo scrittore (emittente), il soggetto (la fonte) ed il lettore (destinatario), dai quali si origina l’oggetto (il testo). Basandoci su questi tre elementi abbiamo cercato di inquadrare l’interesse letterario per l’Oriente vista da una triplice prospettiva: imperialismo, fascino ed erotismo. Per studiare le prime due prospettive, abbiamo scelto due opere. La prima presenta l’immagine dell’imperialismo, si tratta di Sanya, La moglie egiziana e il Romanzo dell’Oriente Moderno (1927) di Bruno Corra. La seconda prospettiva dove troviamo l’immagine dell’Oriente fascinoso è nello scritto di Annie Vivanti, La terra di Cleopatra (1925). Il punto centrale della tesi si tratta di studiare Annie Messina (1910-1996), è una scrittrice che ha uno stile peculiare ed un approccio tutto suo al tema dell’Oriente. I testi studiati sono : "Il mirto e la rosa" (1982), "Il banchetto dell'emiro" (1997) e "La principessa e il wâlî" (1996), tutti pubblicati dalla casa editrice Sellerio.L’unico pubblicato da Mondadori è "La palma di Rusafa" (1989). L’ultima parte del lavoro abbiamo esposto un profilo storico e socio-religioso della letteratura erotica araba. In cui abbiamo rintracciato le origini dell’immagine erotico dell’Oriente e il tema dell’omosessualità, mettendo a confronto il testo omosessuale di Messina con la letteratura italiana contemporanea.