Reti sociali e realtà aumentata: la digitalizzazione della vita quotidiana

Il mio progetto di ricerca è nato da una riflessione concernente una domanda fondamentale che si pongono gli studiosi della comunicazione digitale: le attuali tecnologie mediali che hanno creato nuovi modelli comunicativi e inaugurato inedite modalità di interrelazione sociale conducono a un dualismo digitale o a una realtà aumentata? Si è cercato di dare una risposta a questo interrogativo attraverso un’indagine compiuta su un social network, Facebook, che è la piattaforma digitale più diffusa nel mondo. L’analisi su Facebook, è stata preceduta da una riflessione sui concetti dello spazio e del tempo elaborati dalla letteratura filosofica e sociologica. Tale riflessione è stata propedeutica all’analisi volta a cogliere l’impatto che hanno avuto sulla relazionalità intersoggettiva e sulle dinamiche di realizzazione del sé l’interazione semantica nello spazio delimitato della piazza tradizionale, la molteplicità e la potenza seduttiva delle offerte comunicative dei media elettronici nella estensione della piazza massmediale e soprattutto la nascita e l’affermazione del cyberspazio come luogo della comunicazione nella piazza digitale. Se la peculiarità della piazza tradizionale è nel farsi dei rapporti face to face e quella della piazza massmediale nella funzione rilevante della fonte rispetto al destinatario, la caratteristica della piazza digitale consiste nella creazione autonoma di un orizzonte inclusivo che comprende ogni soggetto che si collega con la rete il quale, all’interno del network, riveste il doppio ruolo di consumatore e di produttore di messaggi. Con l’avvento dell’online nella prassi della relazionalità sociale si producono e si attuano due piani di interazioni comunicative, uno relativo all’online e l’altro relativo all’offline. L’ipotesi di lavoro che è stata guida della mia ricerca è che la pervasività dell’online conduca all’integrazione dei due segmenti comunicativi: l’esperienza della comunicazione digitale si inserisce nella prassi sociale quotidiana arricchendo i rapporti semantici propri della relazione face to face e influenzandoli profondamente.

Design and Development of a Research Framework for Prototyping Control Tower Augmented Reality Tools

The purpose of the air traffic management system is to ensure the safe and efficient flow of air traffic. Therefore, while augmenting efficiency, throughput and capacity in airport operations, attention has rightly been placed on doing it in a safe manner. In the control tower, many advances in operational safety have come in the form of visualization tools for tower controllers. However, there is a paradox in developing such systems to increase controllers' situational awareness: by creating additional computer displays, the controller's vision is pulled away from the outside view and the time spent looking down at the monitors is increased. This reduces their situational awareness by forcing them to mentally and physically switch between the head-down equipment and the outside view. This research is based on the idea that augmented reality may be able to address this issue. The augmented reality concept has become increasingly popular over the past decade and is being proficiently used in many fields, such as entertainment, cultural heritage, aviation, military & defense. This know-how could be transferred to air traffic control with a relatively low effort and substantial benefits for controllers’ situation awareness. Research on this topic is consistent with SESAR objectives of increasing air traffic controllers’ situation awareness and enable up to 10 % of additional flights at congested airports while still increasing safety and efficiency. During the Ph.D., a research framework for prototyping augmented reality tools was set up. This framework consists of methodological tools for designing the augmented reality overlays, as well as of hardware and software equipment to test them. Several overlays have been designed and implemented in a simulated tower environment, which is a virtual reconstruction of Bologna airport control tower. The positive impact of such tools was preliminary assessed by means of the proposed methodology.

Application of augmented reality in craniofacial surgery: a feasibility study

Augmented Reality (AR) is a novel promising technology, which is gaining success in the medical field. A number of applications in surgery have been described, but few studies have been focusing on pediatric craniofacial surgery. In this research project, the Authors have been implementing a system for intraoperative surgical navigation by means of HoloLens 2 by Microsoft, applied to pediatric craniofacial surgery. The Authors tested the device in a preclinical setting first, and then moved to patients. The Authors assessed the accuracy of the HoloLens 2 by performing 36 procedures in vitro on a printed 3D model of a patient. In clinical setting, 10 patients were prospectively enrolled in the study. The virtual surgical planning was designed for each patient and uploaded onto the software which allows for the AR interface and the standard neurosurgical navigator. For each patient, the surgeon has been drawing osteotomy lines both under the guidance of HoloLens2 and of the neurosurgical navigator. The Author then checked the accuracy with calibrated CAD CAM cutting guides with different grooves, in order to assess the accuracy of the osteotomies performed. We tested levels of accuracy of ±1.5 mm and ±1mm . In the preclinical setting, the HoloLens 2 performed with levels of accuracy of 1.5 mm, whereas in the real setting, surgeons were able to trace the osteotomy lines under the AR guidance for an amount of 45% (0.4 SD) of the entire line, with an accuracy level of ±1.5 mm. This percentage lowers to 34% (0.4 SD) when assessing accuracy level of ±1 mm. The results of the same tasks for the standard navigator are 36% and 16%, for ±1.5 mm and ± 1 mm accuracy level, respectively. The Authors reported encouraging results both in the preclinical and the clinical setting.

Sviluppo di un sistema di Realta Aumentata applicato a un modello 3D della prostata, sviluppato a partire da immagini RM, al fine di facilitare la dissezione del tumore e la conservazione dei fasci neuro vascolari durante l'intervento chirurgico di prostatectomia radicale robot-assistita

La realtà aumentata (AR) è una nuova tecnologia adottata in chirurgia prostatica con l'obiettivo di migliorare la conservazione dei fasci neurovascolari (NVB) ed evitare i margini chirurgici positivi (PSM). Abbiamo arruolato prospetticamente pazienti con diagnosi di cancro alla prostata (PCa) sul base di biopsia di fusione mirata con mpMRI positiva. Prima dell'intervento, i pazienti arruolati sono stati indirizzati a sottoporsi a ricostruzione del modello virtuale 3D basato su mpMRI preoperatoria immagini. Infine, il chirurgo ha eseguito la RARP con l'ausilio del modello 3D proiettato in AR all'interno della console robotica (RARP guidata AR-3D). I pazienti sottoposti a AR RARP sono stati confrontati con quelli sottoposti a "RARP standard" nello stesso periodo. Nel complesso, i tassi di PSM erano comparabili tra i due gruppi; I PSM a livello della lesione indice erano significativamente più bassi nei pazienti riferiti al gruppo AR-3D (5%) rispetto a quelli nel gruppo di controllo (20%; p = 0,01). La nuova tecnica di guida AR-3D per l'analisi IFS può consentono di ridurre i PSM a livello della lesione dell'indice

Exploring domain-informed and physics-guided learning in image-to-image translation

Image-to-image (i2i) translation networks can generate fake images beneficial for many applications in augmented reality, computer graphics, and robotics. However, they require large scale datasets and high contextual understanding to be trained correctly. In this thesis, we propose strategies for solving these problems, improving performances of i2i translation networks by using domain- or physics-related priors. The thesis is divided into two parts. In Part I, we exploit human abstraction capabilities to identify existing relationships in images, thus defining domains that can be leveraged to improve data usage efficiency. We use additional domain-related information to train networks on web-crawled data, hallucinate scenarios unseen during training, and perform few-shot learning. In Part II, we instead rely on physics priors. First, we combine realistic physics-based rendering with generative networks to boost outputs realism and controllability. Then, we exploit naive physical guidance to drive a manifold reorganization, which allowed generating continuous conditions such as timelapses.

Developing a methodology for co-creation using extended reality technologies.

Amid the remarkable growth of innovative technologies, particularly immersive technologies like Extended Reality (XR) (comprising of Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) & Mixed Reality (MR)), a transformation is unfolding in the way we collaborate and interact. The current research takes the initiative to explore XR’s potential for co-creation activities and proposes XR as a future co-creation platform. It strives to develop a XR-based co-creation system, actively engage stakeholders in the co-creation process, with the goal of enhancing their creative businesses. The research leverages XR tools to investigate how they can enhance digital co-creation methods and determine if the system facilitates efficient and effective value creation during XR-based co-creation sessions. In specific terms, the research probes into whether the XR-based co-creation method and environment enhances the quality and novelty of ideas, reduce communication challenges by providing better understanding of the product, problem or process and optimize the process in terms of reduction in time and costs. The research introduces a multi-user, multi-sensory collaborative and interactive XR platform that adapts to various use-case scenarios. This thesis also presents the user testing performed to collect both qualitative and quantitative data, which serves to substantiate the hypothesis. What sets this XR system apart is its incorporation of fully functional prototypes into a mixed reality environment, providing users with a unique dimension within an immersive digital landscape. The outcomes derived from the experimental studies demonstrate that XR-based co-creation surpasses conventional desktop co-creation methods and remarkably, the results are even comparable to a full mock-up test. In conclusion, the research underscores that the utilization of XR as a tool for co-creation generates substantial value. It serves as a method that enhances the process, an environment that fosters interaction and collaboration, and a platform that equips stakeholders with the means to engage effectively.

Riabilitazione e valutazione di pazienti con deficit neurologici mediante l'utilizzo di realtà virtuale, feedback aumentati, sensori inerziali e tecnologie video a basso costo.

La neuroriabilitazione è un processo attraverso cui individui affetti da patologie neurologiche mirano al conseguimento di un recupero completo o alla realizzazione del loro potenziale ottimale benessere fisico, mentale e sociale. Elementi essenziali per una riabilitazione efficace sono: una valutazione clinica da parte di un team multidisciplinare, un programma riabilitativo mirato e la valutazione dei risultati conseguiti mediante misure scientifiche e clinicamente appropriate. Obiettivo principale di questa tesi è stato sviluppare metodi e strumenti quantitativi per il trattamento e la valutazione motoria di pazienti neurologici. I trattamenti riabilitativi convenzionali richiedono a pazienti neurologici l’esecuzione di esercizi ripetitivi, diminuendo la loro motivazione. La realtà virtuale e i feedback sono in grado di coinvolgerli nel trattamento, permettendo ripetibilità e standardizzazione dei protocolli. È stato sviluppato e valutato uno strumento basato su feedback aumentati per il controllo del tronco. Inoltre, la realtà virtuale permette l’individualizzare il trattamento in base alle esigenze del paziente. Un’applicazione virtuale per la riabilitazione del cammino è stata sviluppata e testata durante un training su pazienti di sclerosi multipla, valutandone fattibilità e accettazione e dimostrando l'efficacia del trattamento. La valutazione quantitativa delle capacità motorie dei pazienti viene effettuata utilizzando sistemi di motion capture. Essendo il loro uso nella pratica clinica limitato, una metodologia per valutare l’oscillazione delle braccia in soggetti parkinsoniani basata su sensori inerziali è stata proposta. Questi sono piccoli, accurati e flessibili ma accumulano errori durante lunghe misurazioni. È stato affrontato questo problema e i risultati suggeriscono che, se il sensore è sul piede e le accelerazioni sono integrate iniziando dalla fase di mid stance, l’errore e le sue conseguenze nella determinazione dei parametri spaziali sono contenuti. Infine, è stata presentata una validazione del Kinect per il tracking del cammino in ambiente virtuale. Risultati preliminari consentono di definire il campo di utilizzo del sensore in riabilitazione.

Algorithms for on-line image registration from multiple views

Images of a scene, static or dynamic, are generally acquired at different epochs from different viewpoints. They potentially gather information about the whole scene and its relative motion with respect to the acquisition device. Data from different (in the spatial or temporal domain) visual sources can be fused together to provide a unique consistent representation of the whole scene, even recovering the third dimension, permitting a more complete understanding of the scene content. Moreover, the pose of the acquisition device can be achieved by estimating the relative motion parameters linking different views, thus providing localization information for automatic guidance purposes. Image registration is based on the use of pattern recognition techniques to match among corresponding parts of different views of the acquired scene. Depending on hypotheses or prior information about the sensor model, the motion model and/or the scene model, this information can be used to estimate global or local geometrical mapping functions between different images or different parts of them. These mapping functions contain relative motion parameters between the scene and the sensor(s) and can be used to integrate accordingly informations coming from the different sources to build a wider or even augmented representation of the scene. Accordingly, for their scene reconstruction and pose estimation capabilities, nowadays image registration techniques from multiple views are increasingly stirring up the interest of the scientific and industrial community. Depending on the applicative domain, accuracy, robustness, and computational payload of the algorithms represent important issues to be addressed and generally a trade-off among them has to be reached. Moreover, on-line performance is desirable in order to guarantee the direct interaction of the vision device with human actors or control systems. This thesis follows a general research approach to cope with these issues, almost independently from the scene content, under the constraint of rigid motions. This approach has been motivated by the portability to very different domains as a very desirable property to achieve. A general image registration approach suitable for on-line applications has been devised and assessed through two challenging case studies in different applicative domains. The first case study regards scene reconstruction through on-line mosaicing of optical microscopy cell images acquired with non automated equipment, while moving manually the microscope holder. By registering the images the field of view of the microscope can be widened, preserving the resolution while reconstructing the whole cell culture and permitting the microscopist to interactively explore the cell culture. In the second case study, the registration of terrestrial satellite images acquired by a camera integral with the satellite is utilized to estimate its three-dimensional orientation from visual data, for automatic guidance purposes. Critical aspects of these applications are emphasized and the choices adopted are motivated accordingly. Results are discussed in view of promising future developments.

Il museo Wilhelm Lehmbruck: paradigma della nuova modernità nella Germania del secondo dopoguerra

Oggetto della ricerca è il museo Wilhelm Lehmbruck di Duisburg, un'opera dell'architetto Manfred Lehmbruck, progettata e realizzata tra il 1957 e il 1964. Questa architettura, che ospita la produzione artistica del noto scultore Wilhelm Lehmbruck, padre di Manfred, è tra i primi musei edificati ex novo nella Repubblica Federale Tedesca dopo la seconda guerra mondiale. Il mito di Wilhelm Lehmbruck, costruito negli anni per donare una identità culturale alla città industriale di Duisburg, si rinvigorì nel secondo dopoguerra in seno ad una più generale tendenza sorta nella Repubblica di Bonn verso la rivalutazione dell'arte moderna, dichiarata “degenerata” dal nazionalsocialismo. Ricollegarsi all'arte e all'architettura moderna degli anni venti era in quel momento funzionale al ridisegno di un volto nuovo e democratico del giovane stato tedesco, che cercava legittimazione proclamandosi erede della mitica e gloriosa Repubblica di Weimar. Dopo anni di dibattiti sulla ricostruzione, l'architettura del neues Bauen sembrava l'unico modo in cui la Repubblica Federale potesse presentarsi al mondo, anche se la realtà del paese era assai più complessa e svelava il “doppio volto” che connotò questo stato a partire dal 1945. Le numerose dicotomie che popolarono presto la tabula rasa nata dalle ceneri del conflitto (memoria/oblio, tradizione/modernità, continuità/discontinuità con il recente e infausto passato) trovano espressione nella storia e nella particolare architettura del museo di Duisburg, che può essere quindi interpretato come un'opera paradigmatica per comprendere la nuova identità della Repubblica Federale, un'identità che la rese capace di risorgere dopo l' “anno zero”, ricercando nel miracolo economico uno strumento di redenzione da un passato vergognoso, che doveva essere taciuto, dimenticato, lasciato alle spalle.

Leopoli-Cencelle beyond virtual reality Documentazione, interpretazione e comprensione di una città medievale

La città medievale di Leopoli-Cencelle (fondata da Papa Leone IV nell‘854 d.C. non lontano da Civitavecchia) è stata oggetto di studio e di periodiche campagne di scavo a partire dal 1994. Le stratigrafie investigate con metodi tradizionali, hanno portato alla luce le numerose trasformazioni che la città ha subìto nel corso della sua esistenza in vita. Case, torri, botteghe e strati di vissuto, sono stati interpretati sin dall’inizio dello scavo basandosi sulla documentazione tradizionale e bi-dimensionale, legata al dato cartaceo e al disegno. Il presente lavoro intende re-interpretare i dati di scavo con l’ausilio delle tecnologie digitali. Per il progetto sono stati utilizzati un laser scanner, tecniche di Computer Vision e modellazione 3D. I tre metodi sono stati combinati in modo da poter visualizzare tridimensionalmente gli edifici abitativi scavati, con la possibilità di sovrapporre semplici modelli 3D che permettano di formulare ipotesi differenti sulla forma e sull’uso degli spazi. Modellare spazio e tempo offrendo varie possibilità di scelta, permette di combinare i dati reali tridimensionali, acquisiti con un laser scanner, con semplici modelli filologici in 3D e offre l’opportunità di valutare diverse possibili interpretazioni delle caratteristiche dell’edificio in base agli spazi, ai materiali, alle tecniche costruttive. Lo scopo del progetto è andare oltre la Realtà Virtuale, con la possibilità di analizzare i resti e di re-interpretare la funzione di un edificio, sia in fase di scavo che a scavo concluso. Dal punto di vista della ricerca, la possibilità di visualizzare le ipotesi sul campo favorisce una comprensione più profonda del contesto archeologico. Un secondo obiettivo è la comunicazione a un pubblico di “non-archeologi”. Si vuole offrire a normali visitatori la possibilità di comprendere e sperimentare il processo interpretativo, fornendo loro qualcosa in più rispetto a una sola ipotesi definitiva.

La rappresentazione della cultura arabo-islamica nei libri di storia per la scuola secondaria di primo grado. Uno sguardo particolare sull'immagine della donna musulmana

Il presente lavoro di ricerca si focalizza sulla rappresentazione della cultura arabo-islamica, così come viene restituita nei libri di storia per la scuola secondaria di primo grado. Il fatto che il mondo di oggi è caratterizzato, ora più che mai, da continui e inevitabili incontri tra persone con multiple appartenenze esige un forte impegno volto a favorire pacifici rapporti interculturali. A tale scopo si ritiene che i contenuti dei libri di testo abbiano un ruolo molto rilevante. Di qui, uno degli obiettivi consiste nel verificare se i libri di testo veicolano un’efficace educazione alla conoscenza e al rispetto delle altre culture e religioni, all’ascolto e al dialogo interculturale; nonché al superamento dell'etnocentrismo, degli stereotipi e dei pregiudizi. Si è cercato così di verificare – nel campione dei libri di testo presi in esame – quali eventuali pregiudizi ricorrenti, stereotipi o prospettive etnocentriche vengono costruite, consolidate, reiterate e trasmesse, consapevolmente o inconsapevolmente, attraverso le affermazioni o le immagini che illustrano la cultura arabo-islamica. La prima parte della tesi, quella teorica, è dedicata all'approfondimento di due temi: il primo riguarda il rapporto Oriente-Occidente e la rappresentazione dell'altro e il secondo riguarda invece la condizione della donna musulmana tra stereotipi e realtà. La seconda parte invece, quella empirica, è dedicata principalmente all'analisi del contenuto dei testi di storia. Dall'analisi effettuata è evidente l'interesse, da parte degli autori e degli editori dei libri di testo, per il tema della cultura arabo-islamica. Nonostante ciò, si è potuto riscontrare nei libri presi in esame, sebbene in misura differente, la presenza (o compresenza) di stereotipi, generalizzazioni e informazioni parziali, imprecise o errate attorno alla cultura arabo-islamica e a chi vi appartiene.

Dietro le quinte della satira. Rapporti tra cittadini e contadini nel basso Medioevo italiano

Questa tesi indaga la relazione tra la letteratura anticontadina, fiorente in Italia a partire dalla metà del Trecento, e la realtà dei rapporti tra cittadini e contadini nel basso Medioevo italiano, con un’attenzione particolare all’area padana. Al centro dell’analisi vi sono due stereotipi satirici: il rustico ladro nei campi, che attirava su di sé l’odio feroce della classe padronale, e il villano rozzo, che mangiava alimenti poveri e del tutto estranei alla raffinata cultura alimentare cittadina. L’esame delle fonti giudiziarie, soprattutto bolognesi, conferma che l’immagine del rustico ladro aveva un saldo appiglio nella realtà, ma lo avevano anche i lamenti letterari dei contadini, riguardanti la disonestà dei padroni: vi sono infatti processi in cui i rustici riuscirono a dimostrarsi innocenti da accuse rivelatesi infondate o addirittura false. Inoltre, alcuni processi per ingiurie contro i campagnoli, insieme a episodici riferimenti in epistolari governativi e fonti normative, mostrano come il disprezzo per i villani fosse ben radicato a tutti i livelli della società cittadina. Per quanto riguarda la seconda figura – il rustico rozzo – l’esame dei libri di cucina italiani, unitamente alle descrizioni dei grandi banchetti, mostra chiaramente che non solo i prodotti, ma anche intere ricette associate in letteratura al mondo contadino rientravano nell’alimentazione delle élites: non vi era pertanto una rigida separazione tra l’ambito alimentare cittadino e quello campagnolo. La satira aveva dunque un profondo legame con la realtà, in quanto partiva sempre da un dato reale ed esprimeva un sentimento provato da una larga fascia della cittadinanza. Se ne discostava, tuttavia, quando esasperava la subalternità sociale e culturale dei contadini, negando gli evidenti aspetti di complementarità e integrazione di quel rapporto città-campagna che vedeva la prima in posizione dominante, ma la seconda tutt’altro che passiva o inerme.

Forma e critica del reale in Siegfried Kracauer (1925-1937): Immagine, citta, modernita

Siegfried Kracauer (1889-1966) fu di formazione ingegnere-architetto, giornalista. Egli fu un instancabile osservatore critico della superficie della realtà, convinto quale era che solo dall’osservazione dei fenomeni superficiali si potesse davvero intuire la realtà di un’epoca. L’obiettivo della tesi è cercare di cogliere il rapporto tra forma e critica della realtà attraverso saggi, articoli di giornale, recensioni di libri e film, biografie e autobiografie. All’interno di questo lavoro si sono isolate alcune immagini e opere che permettono, a nostro parere, di cogliere il senso della decifrazione della modernità in Kracauer. La luce come figura ambigua della fantasmagoria e della metropoli, il mito e la razionalizzazione capitalistica, la figura di Ginster, personaggio letterario chiaramente autobiografico incaricato di descrivere le tensioni nel passaggio dall’esperienza della prima guerra mondale al mondo moderno dell’improvvisazione e della perdita dei confini e, infine, Jacques Offenbach e l’operetta, incursione storica di Kracauer alla ricerca di una biografia sociale della città di Parigi come archeologia della modernità sviluppando un parallelo tra l’epoca del Secondo Impero di Napoleone III e l’avvento del nazismo. A ognuno di questi momenti è dedicato un capitolo che cerca di sviluppare continuità e discontinuità del pensiero di Kracauer nei confronti delle eredità filosofiche e metodologiche di György Lukács, Georg Simmel, Karl Marx. mL’attenzione è stata rivolta alle testimonianze dei rapporti e dei confronti, talora aspri, con i suoi colleghi e amici a partire da quelli complicati con Benjamin e Adorno che restituiscono un’immagine di un pensatore originale e complesso alla ricerca e, paradossalmente sulla soglia, di una via per pensare l’irruzione della cultura di massa e del potere assoggettante delle immagini.