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.

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.

Design of mobility infrastructures to promote sustainability and accessibility of urban areas

This doctoral dissertation represents a cluster of research activities carried out at the DICAM Department of the University of Bologna during a three-year Ph.D. course. The goal of this research is to show how the development of an interconnected infrastructure network, aimed at promoting accessibility and sustainability of places, is fundamental in a framework of deep urban regeneration. Sustainable urban mobility plays an important role in improving the quality of life of citizens. From an environmental point of view, a sustainable mobility system means reducing fuel discharges and energy waste and, in general, aims to promote low carbon emissions. At the same time, a socially and economically sustainable mobility system should be accessible to everybody and create more job opportunities through better connectivity and mobility. Environmentally friendly means of transport such as non-motorized transport, electric vehicles, and hybrid vehicles play an important role in achieving sustainability but require a planned approach at the local policy level. The aim of this study is to demonstrate that, through a targeted reconnection of road and cycle-pedestrian routes, the quality of life of an urban area subject to degradation can be significantly improved just by increasing its accessibility and sustainability. Starting from a detailed study of the European policies and from the comparison with real similar cases, the case study of the Canal Port of Rimini (Italy) has been analysed within the European project FRAMESPORT. The analysis allowed the elaboration of a multicriterial methodology to get to the definition of a project proposal and of a priority scale of interventions. The applied methodology is a valuable tool that may be used in the future in similar urban contexts. Finally, the whole project was represented by using virtual reality to visually show the difference between the before and after the regeneration intervention.

Coupled wellbore-reservoir simulation of thermal effects during multiphase CO2 injection

T2Well-ECO2M is a coupled wellbore reservoir simulator still under development at Lawrence Berkeley National Laboratory (USA) with the ability to deal with a mixture of H2O-CO2-NaCl and includes the simulation of CO2 phase transition and multiphase flow. The code was originally developed for the simulation of CO2 injection into deep saline aquifers and the modelling of enhanced geothermal systems; however, the focus of this research was to modify and test T2Well-ECO2M to simulate CO2 injection into depleted gas reservoirs. To this end, the original code was properly changed in a few parts and a dedicated injection case was developed to study CO2 phase transition inside of a wellbore and the corresponding thermal effects. In the first scenario, the injection case was run applying the fully numerical approach of wellbore to formation heat exchange calculation. Results were analysed in terms of wellbore pressure and temperature vertical profiles, wellhead and bottomhole conditions, and characteristic reservoir displacement fronts. Special attention was given to the thorough analysis of bottomhole temperature as the critical parameter for hydrate formation. Besides the expected direct effect of wellbore temperature changes on reservoir conditions, the simulation results indicated also the effect of CO2 phase change in the near wellbore zone on BH pressure distribution. To test the implemented software changes, in a second scenario, the same injection case was reproduced using the improved semi-analytical time-convolution approach for wellbore to formation heat exchange calculation. The comparison of the two scenarios showed that the simulation of wellbore and reservoir parameters after one year of continuous CO2 injection are in good agreement with the computation time to solve the time-convolution semi-analytical reduced. The new updated T2Well-ECO2M version has shown to be a robust and performing wellbore-reservoir simulator that can be also used to simulate the CO2 injection into depleted gas reservoirs.