Lattices and discrete methods in cooperative games and decisions

Questa tesi si pone l'obiettivo di presentare la teoria dei giochi, in particolare di quelli cooperativi, insieme alla teoria delle decisioni, inquadrandole formalmente in termini di matematica discreta. Si tratta di due campi dove l'indagine si origina idealmente da questioni applicative, e dove tuttavia sono sorti e sorgono problemi più tipicamente teorici che hanno interessato e interessano gli ambienti matematico e informatico. Anche se i contributi iniziali sono stati spesso formulati in ambito continuo e utilizzando strumenti tipici di teoria della misura, tuttavia oggi la scelta di modelli e metodi discreti appare la più idonea. L'idea generale è quindi quella di guardare fin da subito al complesso dei modelli e dei risultati che si intendono presentare attraverso la lente della teoria dei reticoli. Ciò consente di avere una visione globale più nitida e di riuscire agilmente ad intrecciare il discorso considerando congiuntamente la teoria dei giochi e quella delle decisioni. Quindi, dopo avere introdotto gli strumenti necessari, si considerano modelli e problemi con il fine preciso di analizzare dapprima risultati storici e solidi, proseguendo poi verso situazioni più recenti, più complesse e nelle quali i risultati raggiunti possono suscitare perplessità. Da ultimo, vengono presentate alcune questioni aperte ed associati spunti per la ricerca.

Performance of LTE-V2V for Cooperative Awareness

The large scale development of an Intelligent Transportation System is very close. The main component of such a smart environment is the network that provides connectivity for all vehicles. Public safety is the most demanding application because requires a fast, reliable and secure communication. Although IEEE 802.11p is presently the only full wireless standard for vehicular communications, recent advancements in 3GPP LTE provide support to direct communications and the ongoing activities are also addressing the vehicle to vehicle case. This thesis focuses on the resource allocation procedures and performance of LTE-V2V. To this aim, a MATLAB simulator has been implemented and results have been obtained adopting different mobility models for both in-coverage and out-of-coverage scenarios.

Distributed non-cooperative robust economic predictive control for dynamically coupled linear systems.

In this thesis, a tube-based Distributed Economic Predictive Control (DEPC) scheme is presented for a group of dynamically coupled linear subsystems. These subsystems are components of a large scale system and control inputs are computed based on optimizing a local economic objective. Each subsystem is interacting with its neighbors by sending its future reference trajectory, at each sampling time. It solves a local optimization problem in parallel, based on the received future reference trajectories of the other subsystems. To ensure recursive feasibility and a performance bound, each subsystem is constrained to not deviate too much from its communicated reference trajectory. This difference between the plan trajectory and the communicated one is interpreted as a disturbance on the local level. Then, to ensure the satisfaction of both state and input constraints, they are tightened by considering explicitly the effect of these local disturbances. The proposed approach averages over all possible disturbances, handles tightened state and input constraints, while satisfies the compatibility constraints to guarantee that the actual trajectory lies within a certain bound in the neighborhood of the reference one. Each subsystem is optimizing a local arbitrary economic objective function in parallel while considering a local terminal constraint to guarantee recursive feasibility. In this framework, economic performance guarantees for a tube-based distributed predictive control (DPC) scheme are developed rigorously. It is presented that the closed-loop nominal subsystem has a robust average performance bound locally which is no worse than that of a local robust steady state. Since a robust algorithm is applying on the states of the real (with disturbances) subsystems, this bound can be interpreted as an average performance result for the real closed-loop system. To this end, we present our outcomes on local and global performance, illustrated by a numerical example.

Nòmasi: un servizio per nuove comunità nomadi sinergiche e cooperative.

Lo scenario contemporaneo con il dirompente progresso tecnologico, i considerevoli mutamenti socio-sanitari post-pandemici, politici e culturali in atto è pervaso dall’impellente esigenza di ricercare e sperimentare stili di vita alternativi, più liberi e autonomi. Il nomadismo è un fenomeno in crescente aumento. Alla base del nomadismo riscontriamo tematiche trasversali quali la semplicità volontaria e il minimalismo, una maggiore capacità di ascolto e di attenzione verso il prossimo, queste si pongono in opposizione ai condizionamenti sociali e all’omologazione che caratterizzano lo scenario contemporaneo. La ricerca di tesi pone le basi sulla comprensione del nomadismo nella storia dell’evoluzione umana, degli aspetti socio-culturali e antropologici della figura nomade, dell’evoluzione dell’architettura mobile e infine trattando il recente fenomeno dei nomadi digitali. Il progetto di servizio è il risultato dell’applicazione delle metodologie del Service Design, di Design Thinking e di Human Centred Design applicate all’ambito di ricerca degli stili di vita nomadi. Nòmasi si propone come un servizio per nuove comunità nomadi sinergiche e cooperative. Con il seguente progetto di servizio si propone di soddisfare, in maniera innovativa, i bisogni emersi durante la fase di ricerca a sostegno di stili di vita che spesso vengono ritenuti marginali ed erroneamente associati a scenari di degrado, poichè distanti dalle dinamiche di incasellamento sociale caratteristiche della società stanziale. Nòmasi consiste in una rete di orti sinergici radicata in maniera diffusa sul territorio Italiano che permetta, attraverso le tecniche di coltura sinergica e la conversione del tempo dedicato a questi spazi in monete virtuali, di aumentare l’autonomia alimentare degli utenti creando sinergia tra gli utenti. L’elaborato di tesi si conclude con la definizione dei touchpoint, stabilendo il funzionamento della piattaforma digitale e l’interazioni degli attori.

Modeling, simulation, and control of a formation of multirotor aircraft for cooperative transportation of suspended loads

The work presented in this thesis aims to contribute to innovation in the Urban Air Mobility and Delivery sector and represents a solid starting point for air logistics and its future scenarios. The dissertation focuses on modeling, simulation, and control of a formation of multirotor aircraft for cooperative load transportation, with particular attention to environmental sustainability. First, a simulation and test environment is developed to assess technologies for suspended load stabilization. Starting from the mathematical model of two identical multirotors, formation-flight-keeping and collision-avoidance algorithms are analyzed. This approach guarantees both the safety of the vehicles within the formation and that of the payload, which may be made of people in the very near future. Afterwards, a mathematical model for the suspended load is implemented, as well as an active controller for its stabilization. The key focus of this part is represented by both analysis and control of payload oscillatory motion, by thoroughly investigating load kinetic energy decay. At this point, several test cases were introduced, in order to understand which strategy is the most effective and safe in terms of future applications in the field of air logistics.

Studio, Progettazione e Sviluppo di Applicazioni di Realtà Mista Cooperative

Le esperienze cooperative in realtà mista. Che cosa sono? Quali sono gli scopi dietro il loro sviluppo? Che cosa aspetta uno sviluppatore che si avvicina a questi sistemi? Questa tesi cerca di rispondere a queste domande ponendo sotto esame diverse tecnologie di collocazione molto recente, analizzando un progetto preso come caso di studio e implementato tramite diversi strumenti. Al giorno d’oggi, la sfera della realtà mista/realtà aumentata si sta espandendo sempre di più, arrivando a sfiorare mondi che prima risultavano totalmente scollegati. Il mondo dello sviluppo in ambito gaming è entrato infine in questo panorama grazie alle tante similarità con certi tipi di applicazioni MR. Uno degli strumenti più utilizzati in questo ambito è Unity, un motore grafico utilizzato per creare videogiochi e non solo: in questo progetto si sfrutterà questo ambiente di sviluppo per realizzare una semplice applicazione in realtà mista cooperativa, che permetta quindi l’accesso a più utenti contemporaneamente e la loro interazione. Per farlo, si valuteranno diverse opzioni, in particolare due, Netcode for GameObjects e Photon PUN, provenienti da due ambienti diversi ma entrambe strettamente legate a Unity, cercando di ottenere lo stesso risultato ma con due strade diverse come base per un confronto. Basteranno queste tecnologie o ci vuole ancora altro per la realtà mista? Questo studio trova una base matura e pronta a uscire dal suo guscio? Oppure c’è ancora tanta strada da fare? Sulla base di questo verrà tenuto il confronto, cercando una risposta generale ma concreta. Questa tesi si dividerà in due parti: la parte introduttiva, che fornirà tutti i concetti sulla realtà mista necessari e un panorama sull’ambiente MR in generale. La seconda, invece, servirà a illustrare quali sono le sfide di uno sviluppo in questo mondo, usando un progetto applicativo come soluzione a queste sfide o almeno ad una loro parte.