Automatic code generation: from process algebraic architectural descriptions to multithreaded java programs

Process algebraic architectural description languages provide a formal means for modeling software systems and assessing their properties. In order to bridge the gap between system modeling and system im- plementation, in this thesis an approach is proposed for automatically generating multithreaded object-oriented code from process algebraic architectural descriptions, in a way that preserves – under certain assumptions – the properties proved at the architectural level. The approach is divided into three phases, which are illustrated by means of a running example based on an audio processing system. First, we develop an architecture-driven technique for thread coordination management, which is completely automated through a suitable package. Second, we address the translation of the algebraically-specified behavior of the individual software units into thread templates, which will have to be filled in by the software developer according to certain guidelines. Third, we discuss performance issues related to the suitability of synthesizing monitors rather than threads from software unit descriptions that satisfy specific constraints. In addition to the running example, we present two case studies about a video animation repainting system and the implementation of a leader election algorithm, in order to summarize the whole approach. The outcome of this thesis is the implementation of the proposed approach in a translator called PADL2Java and its integration in the architecture-centric verification tool TwoTowers.

Reconstruction from image correspondences

A single picture provides a largely incomplete representation of the scene one is looking at. Usually it reproduces only a limited spatial portion of the scene according to the standpoint and the viewing angle, besides it contains only instantaneous information. Thus very little can be understood on the geometrical structure of the scene, the position and orientation of the observer with respect to it remaining also hard to guess. When multiple views, taken from different positions in space and time, observe the same scene, then a much deeper knowledge is potentially achievable. Understanding inter-views relations enables construction of a collective representation by fusing the information contained in every single image. Visual reconstruction methods confront with the formidable, and still unanswered, challenge of delivering a comprehensive representation of structure, motion and appearance of a scene from visual information. Multi-view visual reconstruction deals with the inference of relations among multiple views and the exploitation of revealed connections to attain the best possible representation. This thesis investigates novel methods and applications in the field of visual reconstruction from multiple views. Three main threads of research have been pursued: dense geometric reconstruction, camera pose reconstruction, sparse geometric reconstruction of deformable surfaces. Dense geometric reconstruction aims at delivering the appearance of a scene at every single point. The construction of a large panoramic image from a set of traditional pictures has been extensively studied in the context of image mosaicing techniques. An original algorithm for sequential registration suitable for real-time applications has been conceived. The integration of the algorithm into a visual surveillance system has lead to robust and efficient motion detection with Pan-Tilt-Zoom cameras. Moreover, an evaluation methodology for quantitatively assessing and comparing image mosaicing algorithms has been devised and made available to the community. Camera pose reconstruction deals with the recovery of the camera trajectory across an image sequence. A novel mosaic-based pose reconstruction algorithm has been conceived that exploit image-mosaics and traditional pose estimation algorithms to deliver more accurate estimates. An innovative markerless vision-based human-machine interface has also been proposed, so as to allow a user to interact with a gaming applications by moving a hand held consumer grade camera in unstructured environments. Finally, sparse geometric reconstruction refers to the computation of the coarse geometry of an object at few preset points. In this thesis, an innovative shape reconstruction algorithm for deformable objects has been designed. A cooperation with the Solar Impulse project allowed to deploy the algorithm in a very challenging real-world scenario, i.e. the accurate measurements of airplane wings deformations.

Sulla energia dissipata in alcuni organi di macchina

Questa tesi riguarda l'analisi delle trasmissioni ad ingranaggi e delle ruote dentate in generale, nell'ottica della minimizzazione delle perdite di energia. È stato messo a punto un modello per il calcolo della energia e del calore dissipati in un riduttore, sia ad assi paralleli sia epicicloidale. Tale modello consente di stimare la temperatura di equilibrio dell'olio al variare delle condizioni di funzionamento. Il calcolo termico è ancora poco diffuso nel progetto di riduttori, ma si è visto essere importante soprattutto per riduttori compatti, come i riduttori epicicloidali, per i quali la massima potenza trasmissibile è solitamente determinata proprio da considerazioni termiche. Il modello è stato implementato in un sistema di calcolo automatizzato, che può essere adattato a varie tipologie di riduttore. Tale sistema di calcolo consente, inoltre, di stimare l'energia dissipata in varie condizioni di lubrificazione ed è stato utilizzato per valutare le differenze tra lubrificazione tradizionale in bagno d'olio e lubrificazione a “carter secco” o a “carter umido”. Il modello è stato applicato al caso particolare di un riduttore ad ingranaggi a due stadi: il primo ad assi paralleli ed il secondo epicicloidale. Nell'ambito di un contratto di ricerca tra il DIEM e la Brevini S.p.A. di Reggio Emilia, sono state condotte prove sperimentali su un prototipo di tale riduttore, prove che hanno consentito di tarare il modello proposto [1]. Un ulteriore campo di indagine è stato lo studio dell’energia dissipata per ingranamento tra due ruote dentate utilizzando modelli che prevedano il calcolo di un coefficiente d'attrito variabile lungo il segmento di contatto. I modelli più comuni, al contrario, si basano su un coefficiente di attrito medio, mentre si può constatare che esso varia sensibilmente durante l’ingranamento. In particolare, non trovando in letteratura come varia il rendimento nel caso di ruote corrette, ci si è concentrati sul valore dell'energia dissipata negli ingranaggi al variare dello spostamento del profilo. Questo studio è riportato in [2]. È stata condotta una ricerca sul funzionamento di attuatori lineari vite-madrevite. Si sono studiati i meccanismi che determinano le condizioni di usura dell'accoppiamento vite-madrevite in attuatori lineari, con particolare riferimento agli aspetti termici del fenomeno. Si è visto, infatti, che la temperatura di contatto tra vite e chiocciola è il parametro più critico nel funzionamento di questi attuatori. Mediante una prova sperimentale, è stata trovata una legge che, data pressione, velocità e fattore di servizio, stima la temperatura di esercizio. Di tale legge sperimentale è stata data un'interpretazione sulla base dei modelli teorici noti. Questo studio è stato condotto nell'ambito di un contratto di ricerca tra il DIEM e la Ognibene Meccanica S.r.l. di Bologna ed è pubblicato in [3].

Riabilitazione protesica ed implanto-protesica di pazienti in età evolutiva affetti da Displasia Ectodermica

Introduction. Ectodermal Dysplasias are a heterogeneous group of inherited disorders characterized by dysplasia of tissues of ectodermal origin (hair, nails, teeth, skins and glands). Clinically, it may be divided into two broad categories: the X-linked hypoidrotic form and the hidrotic form. Hypohidrotic Ectodermal Dysplasia (H.E.D) is characterized by the triad oligo-anodontia, hypotricosis, hypo-anhydrosis (Christ-Siemens-Tourane syndrome). The incidence of HED is about 1/100,000. Mutation in the actodysplasin-A (EDA) and ectodysplasin-A receptor (EDAR) genes are responsible for X-linked and autosomal HED. The clinical features include sparse, fine hair, missing or conical-shaped teeth, decreased sweat and mucous glands, hypoplastic skin, and heat intolerance with exercise or increased ambient temperature. Complete or partial anodontia and malformation of teeth are the most frequent dental findings. Incisors and canines are often conical-shaped while primarily second molars, if present, are mostly affected by taurodontism. Treatment is supportive and includes protection from heat exposure, early prosthetic rehabilitation, skin, hair ear, nose and nail care, and genetic counseling for family planning. The diagnosis of HED in the neonatal and early infancy period may be difficult since sparse hair and absent teeth are normal finding at this age. In childhood the diagnosis is more easily made on the basis of history and clinical examination. Dental abnormalities are the most common complaint. Prosthetic rehabilitation has been recommended as an essential part of the management of HED because is important from functional, esthetic, and psychological standpoint. A team approach that includes input from a pediatric dentist, an orthodontist, a prosthodontist, and an oral and maxillofacial surgeon is necessary for a successful outcome. Conventional prosthodontic rehabilitation in young patient is often difficult because of the anatomical abnormalities of existing teeth and alveolar ridges. The conical shaped teeth and “knife-edge” alveolar ridges result in poor retention and instability of dentures. Moreover, denture must permit jaws expansion and a correct pattern of growth. Materials and Methods. Complete removable dentures were provided to allow for normal physiological development and a corrected masticatory function. Initial maxillary and mandibular impressions were made with smallest stock trays and irreversible hydrocolloid and then final impressions ware made with light-bodied polysulfide rubber base impression material. A base of autopolymerizing resin was constructed and a wax rim was added to the base. The patient’s vertical dimension of occlusion was established by assessing phonetic and esthetic criteria. Preliminary occlusal relations were recorded, and the mandibular cast was mounted on the articulator. Acrylic resin teeth specific for children dentures were selected and mounted. The dentures were tried in and, after proper adjustments, were inserted. The patients were monitored clinically every month to fit prostheses. Cephalometric radiographs were taken every 6 month with the prostheses in place in order to evaluate correct pattern of growth. Cephalometric measurements were realized and used to evaluate the effect of rehabilitation on craniofacial growth. Cephalometric measurements of sound patients were compared with ED patients. After two month expander screws (three-way screw in the upper denture and two-way the lower one)were inserted in each denture in order to permit the expansion of the denture and the jaws growth. Where conical teeth were present, composite crown were realized and luted to improve the esthetic and phonesis. In order to improve retention the placement of endosseous implants was carried out. TC 3D Accuitomo was performed and a resin model of mandibular bone of the patient was realized. At the age of 11 years two implants were inserted into anterior mandible in a child with anodontia. Despite a remarkable multi-dimensional atrophy of the mandibular alveolar process, the insertion of two tapered screw implants (SAMO Smiler, diameter 3.8, length 10 mm). After a submerged healing period of two-three month, the implants were exposed. Implants were connected with an expansion guide that permits mandibular growth and prosthetic retention. The amount of mandibular growth was also evaluate dusing the expansion guide. Results. Early oral rehabilitation improve oral function, phonesis and esthetic, reducing social impairment. Treated patients showed normal cephalometric measurement. Early rehabilitation is able to prevent the prognatissm of the mandibula . The number of teeth was significantly related to several changes in craniofacial morphology. Discussion. In the present study the 5,3% of ED patients showed hypodontia, the l’89,4% di oligodontia, and the 5,3% di anodontia. The cephalometric analysis supports that ED patients showed midface hypoplasia. ED groups showed an increased pogonion to nasion measurement than sound patients, indicative of class III tendency. The present study demonstrated that number of teeth was significantly correlated with deviation of cephalometric measurements from normality. Oligoanodontia is responsible for changing of cephalometric measuraments also on sagittal plane with a class III tendency. Maxillary jaw showed a retrused position related to the presence of hypodontia.

Funzionalizzazione della mandibola dopo ricostruzione con lembo libero rivascolarizzato di fibula "single strut". Al di là del deficit di verticalità.

Obiettivi: Valutare la modalità  più efficace per la riabilitazione funzionale del limbo libero di fibula "single strut", dopo ampie resezioni per patologia neoplastica maligna del cavo orale. Metodi: Da una casistica di 62 ricostruzioni microvascolari con limbo libero di fibula, 11 casi sono stati selezionati per essere riabilitati mediante protesi dentale a supporto implantare. 6 casi sono stati trattati senza ulteriori procedure chirurgiche ad eccezione dell'implantologia (gruppo 1), affrontando il deficit di verticalità  della fibula attraverso la protesi dentaria, mentre i restanti casi sono stati trattati con la distrazione osteogenetica (DO) della fibula prima della riabilitazione protesica (gruppo 2). Il deficit di verticalità  fibula/mandibola è stato misurato. I criteri di valutazione utilizzati includono la misurazione clinica e radiografica del livello osseo e dei tessuti molli peri-implantari, ed il livello di soddisfazione del paziente attraverso un questionario appositamente redatto. Risultati: Tutte le riabilitazioni protesiche sono costituite da protesi dentali avvitate su impianti. L'età  media è di 52 anni, il rapporto uomini/donne è di 6/5. Il numero medio di impianti inseriti nelle fibule è di 5. Il periodo massimo di follow-up dopo il carico masticatorio è stato di 30 mesi per il gruppo 1 e di 38.5 mesi (17-81) di media per il gruppo 2. Non abbiamo riportato complicazioni chirurgiche. Nessun impianto è stato rimosso dai pazienti del gruppo 1, la perdita media di osso peri-implantare registrata è stata di 1,5 mm. Nel gruppo 2 sono stati riportati un caso di tipping linguale del vettore di distrazione durante la fase di consolidazione e un caso di frattura della corticale basale in assenza di formazione di nuovo osso. L'incremento medio di osso in verticalità è stato di 13,6 mm (12-15). 4 impianti su 32 (12.5%) sono andati persi dopo il periodo di follow-up. Il riassorbimento medio peri-implantare, è stato di 2,5 mm. Conclusioni: Le soluzioni più utilizzate per superare il deficit di verticalità  del limbo libero di fibula consistono nell'allestimento del lembo libero di cresta iliaca, nel posizionare la fibula in posizione ideale da un punto di vista protesico a discapito del profilo osseo basale, l'utilizzo del lembo di fibula nella versione descritta come "double barrel", nella distrazione osteogenetica della fibula. La nostra esperienza concerne il lembo libero di fibula che nella patologia neoplastica maligna utilizziamo nella versione "single strut", per mantenere disponibili tutte le potenzialità  di lunghezza del peduncolo vascolare, senza necessità  di innesti di vena. Entrambe le soluzioni, la protesi dentale ortopedica e la distrazione osteogenetica seguita da protesi, entrambe avvitate su impianti, costituiscono soluzioni soddisfacenti per la riabilitazione funzionale della fibula al di là  del suo deficit di verticalità . La prima soluzione ha preso spunto dall'osservazione dei buoni risultati della protesi dentale su impianti corti, avendo un paragonabile rapporto corona/radice, la DO applicata alla fibula, sebbene sia risultata una metodica con un numero di complicazioni più elevato ed un maggior livello di riassorbimento di osso peri-implantare, costituisce in ogni caso una valida opzione riabilitativa, specialmente in caso di notevole discrepanza mandibulo/fibulare. Decisiva è la scelta del percorso terapeutico dopo una accurata valutazione di ogni singolo caso. Vengono illustrati i criteri di selezione provenienti dalla nostra esperienza.

Comparing genetic and linguistic diversity in African populations with a focus on the Khoisan of southern Africa

The interaction between disciplines in the study of human population history is of primary importance, profiting from the biological and cultural characteristics of humankind. In fact, data from genetics, linguistics, archaeology and cultural anthropology can be combined to allow for a broader research perspective. This multidisciplinary approach is here applied to the study of the prehistory of sub-Saharan African populations: in this continent, where Homo sapiens originally started his evolution and diversification, the understanding of the patterns of human variation has a crucial relevance. For this dissertation, molecular data is interpreted and complemented with a major contribution from linguistics: linguistic data are compared to the genetic data and the research questions are contextualized within a linguistic perspective. In the four articles proposed, we analyze Y chromosome SNPs and STRs profiles and full mtDNA genomes on a representative number of samples to investigate key questions of African human variability. Some of these questions address i) the amount of genetic variation on a continental scale and the effects of the widespread migration of Bantu speakers, ii) the extent of ancient population structure, which has been lost in present day populations, iii) the colonization of the southern edge of the continent together with the degree of population contact/replacement, and iv) the prehistory of the diverse Khoisan ethnolinguistic groups, who were traditionally understudied despite representing one of the most ancient divergences of modern human phylogeny. Our results uncover a deep level of genetic structure within the continent and a multilayered pattern of contact between populations. These case studies represent a valuable contribution to the debate on our prehistory and open up further research threads.

"Ho cominciato a perdere le scarpe". La ridefinizione del mondo nelle narrazioni di pazienti affetti da sclerosi multipla

Il lavoro di tesi analizza da un punto di vista metodologico e concettuale le narrazioni di malattia delle persone affette da sclerosi multipla. Lo scopo della ricerca è duplice: da un lato quello di indagare quali siano le trame narrative di coloro che raccontano la diagnosi della loro malattia, e dall’altro di analizzare i vissuti di malattia attraverso le categorie della sociologia della salute e della medicina e dell’antropologia medica.