Definition, realization and evaluation of a software reference architecture for use in space applications

A recent initiative of the European Space Agency (ESA) aims at the definition and adoption of a software reference architecture for use in on-board software of future space missions. Our PhD project placed in the context of that effort. At the outset of our work we gathered all the industrial needs relevant to ESA and all the main European space stakeholders and we were able to consolidate a set of technical high-level requirements for the fulfillment of them. The conclusion we reached from that phase confirmed that the adoption of a software reference architecture was indeed the best solution for the fulfillment of the high-level requirements. The software reference architecture we set on building rests on four constituents: (i) a component model, to design the software as a composition of individually verifiable and reusable software units; (ii) a computational model, to ensure that the architectural description of the software is statically analyzable; (iii) a programming model, to ensure that the implementation of the design entities conforms with the semantics, the assumptions and the constraints of the computational model; (iv) a conforming execution platform, to actively preserve at run time the properties asserted by static analysis. The nature, feasibility and fitness of constituents (ii), (iii) and (iv), were already proved by the author in an international project that preceded the commencement of the PhD work. The core of the PhD project was therefore centered on the design and prototype implementation of constituent (i), a component model. Our proposed component model is centered on: (i) rigorous separation of concerns, achieved with the support for design views and by careful allocation of concerns to the dedicated software entities; (ii) the support for specification and model-based analysis of extra-functional properties; (iii) the inclusion space-specific concerns.

Reciproche influenze tra geomorfologia e popolamento antico presso le piane di foce dei fiumi tirrenici. Il caso del Fiume Garigliano

La Piana di foce del Garigliano (al confine tra Lazio e Campania) è caratterizzata, fino ad epoche recenti, dalla presenza di aree palustri e umide. Lo studio in corso cerca di ricostruire l’evoluzione dell’ambiente costiero mettendolo in relazione alla presenza dell’uomo, alla gestione del territorio, alle vicende storiche e alle variazioni climatiche utilizzando molteplici metodologie tipiche della geoarcheologia. Si tratta di un approccio multidisciplinare che cerca di mettere insieme analisi tipiche dell’archeologia, della topografia antica, della geomorfologia, della geologia e della paleobotanica. Fino all’età del Ferro l’unica traccia di popolamento viene da Monte d’Argento, uno sperone roccioso isolato lungo la costa, posto al limite occidentale di un ambiente sottostante che sembra una palude chiusa e isolata da apporti sedimentari esterni. Con il passaggio all’età del ferro si verifica un mutamento ambientale con la fine della grande palude e la formazione di una piccola laguna parzialmente comunicante con il mare. L’arrivo dei romani alla fine del III secolo a.C. segna la scomparsa dei grandi centri degli Aurunci e la deduzione di tre colonie (Sessa Aurunca, Sinuessa, Minturno). Le attività di sistemazione territoriale non riguardarono però le aree umide costiere, che non vennero bonificate o utilizzate per scopi agricoli, ma mantennero la loro natura di piccoli laghi costieri. Quest’epoca è dunque caratterizzata da una diffusione capillare di insediamenti, basati su piccole fattorie o installazioni legate allo sfruttamento agricolo. Poche sono le aree archeologiche che hanno restituito materiali successivi al II-III secolo d.C. La città resta comunque abitata fino al VI-VII secolo, quando l’instabilità politica e l’impaludamento dovettero rendere la zona non troppo sicura favorendo uno spostamento verso le zone collinari. Un insediamento medievale è attestato solo a Monte d’Argento e una frequentazione saracena dell’inizio del IX secolo è riportata dalle fonti letterarie, ma non vi è ancora nessuna documentazione archeologica.

Lo spazio senso-motorio come rappresentazione dei comportamenti intersoggettivi. Una nuova ipotesi sperimentale dalla filosofia alle neuroscienze

La ricerca ha preso le mosse da tre ipotesi fondamentali: 1) Esiste un legame tra processi cognitivi di basso ed alto livello; 2) Lo spazio senso-motorio è una percezione soggettiva; 3) Lo spazio senso-motorio varia in funzione delle diverse modalità di interazione sociale. La tesi sostiene che lo spazio senso-motorio si lascia modulare dalla semplice co-presenza di un altro agente umano e da interazioni cooperative e non cooperative. I capitoli I, II, III, hanno lo scopo di scomporre e spiegare il significato della prima, seconda e terza ipotesi; giungendo a formulare la tesi centrale che sarà poi dimostrata sperimentalmente nel capitolo IV. Il capitolo V introduce future linee di ricerca nell’ambito dell’etica proponendo una nuova ipotesi sul legame che potrebbe sussistere tra la percezione dello spazio durante l’interazione sociale e i giudizi morali. Il lavoro svolto chiama ad operare insieme diverse discipline che concorrono a formare le scienze cognitive: la storia della filosofia, la filosofia della mente contemporanea, la neuropsicologia sperimentale ed alcuni temi della psicologia sociale.

La determinazione dell'esistenza: Nietzsche e Spinoza

La tesi indaga i temi fondamentali, i limiti e le implicazioni della relazione tra le filosofie di Nietzsche e di Spinoza, sia analizzando storiograficamente il ruolo di Spinoza nei testi di Nietzsche (I parte), sia sviluppando una proposta teoretica a partire dai due autori (II, III e IV parte). L’indagine storiografica procede presentando le riflessioni che Nietzsche dedica a Spinoza secondo un criterio tematico-cronologico. Durante l’esposizione sono discusse le fonti utilizzate da Nietzsche e il significato che le menzioni di Spinoza ricoprono nell’economia generale del pensiero nietzschiano. La seconda parte della ricerca indaga le ragioni per le quali la connessione tra Nietzsche e Spinoza può risultare teoreticamente convincente, in particolare a partire dall’istanza propriamente critica della loro riflessione, che si manifesta come domanda “empia” sul mondo delle credenze condivise. In particolare, è la nozione di “causa” a fungere da rifugio per la credenza metafisica nel soggetto anche all’interno dell’universo deterministico in cui opera la scienza. Come va invece pensato un determinismo che sia filosoficamente coerente? Le ultime due parti di questa ricerca sviluppano alcune ipotesi in proposito, considerando singolarmente le filosofie di Spinoza e di Nietzsche.

Bycatch and discard issues in the Adriatic demersal fisheries

Commercial fisheries exploiting the demersal resources of Western Adriatic Sea produce high bycatch and discard rates; the most important are bottom trawls, hydraulic dredges and passive nets. The five papers here published assess these fisheries’ impacts and investigate the potential of specific solutions to promote more sustainable exploitation. Papers I, II, III focused on bottom trawl fishery. Paper I compared the catch performance of the two legal codends by accounting for the entire species community in trawl catches. 50% of the catch in weight and 80% in count numbers consisted of discarded species, highlighting the severe impact of this fishery. Paper II estimated the selectivity of experimental codend having meshes turned 90° (T90) and of traditional diamond mesh codend with same mesh size. The T90 codend improved the size selection for all the target species. Paper III investigated the use of T90 meshes in the extension piece together with a reduction in mesh number at extension circumference. Results revealed that both these changes applied in the extension piece did not improve the selectivity of the main target species. Paper IV focused on hydraulic dredge fishery targeting the striped venus clam by assessing the clams’ size selection process operated by the dredge. 25% of the clams caught were not size selected due to clogging phenomenon in the dredge. The clam length with 50% retention probability was 18.9 mm, highlighting that the additional size selection process of sorting sieve is necessary to land only the legal clams >22 mm. Paper V compared the catch performance of innovative fish pots and of traditional trammel net. A similar catch efficiency between the two gears for the commercial portion was observed, while the trammel net produced significantly more discards in terms of species number and weight. All the results are discussed in fisheries management perspective.

Application-oriented Mixed Integer Non-Linear Programming

In the most recent years there is a renovate interest for Mixed Integer Non-Linear Programming (MINLP) problems. This can be explained for different reasons: (i) the performance of solvers handling non-linear constraints was largely improved; (ii) the awareness that most of the applications from the real-world can be modeled as an MINLP problem; (iii) the challenging nature of this very general class of problems. It is well-known that MINLP problems are NP-hard because they are the generalization of MILP problems, which are NP-hard themselves. However, MINLPs are, in general, also hard to solve in practice. We address to non-convex MINLPs, i.e. having non-convex continuous relaxations: the presence of non-convexities in the model makes these problems usually even harder to solve. The aim of this Ph.D. thesis is to give a flavor of different possible approaches that one can study to attack MINLP problems with non-convexities, with a special attention to real-world problems. In Part 1 of the thesis we introduce the problem and present three special cases of general MINLPs and the most common methods used to solve them. These techniques play a fundamental role in the resolution of general MINLP problems. Then we describe algorithms addressing general MINLPs. Parts 2 and 3 contain the main contributions of the Ph.D. thesis. In particular, in Part 2 four different methods aimed at solving different classes of MINLP problems are presented. Part 3 of the thesis is devoted to real-world applications: two different problems and approaches to MINLPs are presented, namely Scheduling and Unit Commitment for Hydro-Plants and Water Network Design problems. The results show that each of these different methods has advantages and disadvantages. Thus, typically the method to be adopted to solve a real-world problem should be tailored on the characteristics, structure and size of the problem. Part 4 of the thesis consists of a brief review on tools commonly used for general MINLP problems, constituted an integral part of the development of this Ph.D. thesis (especially the use and development of open-source software). We present the main characteristics of solvers for each special case of MINLP.