Trasformazione di un ambiente fisico in Cyber-Physical Ecosystem

Obiettivo di questo lavoro di tesi è il perfezionamento di un sistema di Health Smart Home, ovvero un ambiente fisico (ad esempio un'abitazione) che incorpora una rete di comunicazione in grado di connettere apparecchi elettronici e servizi controllabili da remoto, con l'obiettivo di facilitare la vita ad anziani, malati o disabili nelle loro case. Questo lavoro di tesi mostrerà come è stato possibile realizzare tale sistema partendo dalle teorie e dalle tecnologie sviluppate per il Web Semantico, al fine di trasformare l'ambiente fisico in un Cyber Physical (Eco)System perfettamente funzionante.

Supporting semantic web technologies in the pervasive service ecosystems middleware

Semantic Web technologies are strategic in order to fulfill the openness requirement of Self-Aware Pervasive Service Ecosystems. In fact they provide agents with the ability to cope with distributed data, using RDF to represent information, ontologies to describe relations between concepts from any domain (e.g. equivalence, specialization/extension, and so on) and reasoners to extract implicit knowledge. The aim of this thesis is to study these technologies and design an extension of a pervasive service ecosystems middleware capable of exploiting semantic power, and deepening performance implications.

Interfaccia web per un sistema di condivisione semantica dell'informazione: studio e implementazione

Questa tesi progettuale nasce per integrare gli sforzi attuali sullo sviluppo del web semantico. La piattaforma di riferimento sulla quale è stato svolto il presente lavoro è SMART-M3. Questa piattaforma mette a disposizione uno spazio condiviso di informazioni, rappresentate e accessibili secondo le tecnologie del web semantico. In questo scenario, nasce la necessità di disporre di un'interfaccia web capace di interagire con la piattaforma - in grado di risolvere la complessità intrinseca dei dati semantici - allo scopo di averne un completo controllo; ricerche precedenti a questo proposito hanno dato come frutto una libreria PHP che mi è stata consegnata come strumento per lo sviluppo dell'interfaccia. La tesi si è articolata in 3 fasi principali: una fase iniziale di documentazione sull'argomento, eseguita principalmente sul libro “A developer's guide to the semantic web” di Liyang Yu e sulla tesi “Ontologie per il web semantico: un'analisi comparativa.” di Indrit Beqiri; una seconda fase, quella principale, di sviluppo del progetto informatico; una terza fase, infine, di sviluppo di questo elaborato di tesi, da considerarsi come la trattazione di tutto il percorso soprascritto, dall'inizio alla fine, secondo l'ordine cronologico in cui si svolto l'intero processo della tesi.

Semantic Enrichment of Scientific Documents with Semantic Lenses – Developing methodologies, tools and prototypes for their concrete use

Con questa dissertazione di tesi miro ad illustrare i risultati della mia ricerca nel campo del Semantic Publishing, consistenti nello sviluppo di un insieme di metodologie, strumenti e prototipi, uniti allo studio di un caso d‟uso concreto, finalizzati all‟applicazione ed alla focalizzazione di Lenti Semantiche (Semantic Lenses).

Modelli per l'aggregazione di dati federati: il caso degli orari di apertura degli esercizi commerciali e enti pubblici

Questa tesi tratta di scambio di dati aperti (open data exchange). In particolare, tratta di intervalli temporali con annesse informazioni di vario tipo. Le attività commerciali, come aziende, bar, ristoranti, cinema, teatri, e via dicendo, hanno bisogno di un modo comune per poter condividere i dati inerenti ai propri orari (timetable). Lo scopo di questa tesi è quello di mostrare un modello efficiente, compatto e completo per poter condividere tali informazioni con l'ausilio di formati standard (XML). Oggi giorno esistono diverse soluzioni atte a far fronte a questa necessità ma si tratta di soluzioni incomplete e che gestiscono tali informazioni separatamente. Il problema sorto è quello di avere un'unica struttura che posso unificare informazioni di diverso carattere con gli orari di un'attività: un cinema ha la necessità di fornire orari di diverse proiezioni svolte in sale diverse, una tournée dovrà poter specificare le coordinate geografiche del prossimo evento e così discorrendo.

New developments in state-specific multireference coupled-cluster theory

Coupled-cluster theory in its single-reference formulation represents one of the most successful approaches in quantum chemistry for the description of atoms and molecules. To extend the applicability of single-reference coupled-cluster theory to systems with degenerate or near-degenerate electronic configurations, multireference coupled-cluster methods have been suggested. One of the most promising formulations of multireference coupled cluster theory is the state-specific variant suggested by Mukherjee and co-workers (Mk-MRCC). Unlike other multireference coupled-cluster approaches, Mk-MRCC is a size-extensive theory and results obtained so far indicate that it has the potential to develop to a standard tool for high-accuracy quantum-chemical treatments. This work deals with developments to overcome the limitations in the applicability of the Mk-MRCC method. Therefore, an efficient Mk-MRCC algorithm has been implemented in the CFOUR program package to perform energy calculations within the singles and doubles (Mk-MRCCSD) and singles, doubles, and triples (Mk-MRCCSDT) approximations. This implementation exploits the special structure of the Mk-MRCC working equations that allows to adapt existing efficient single-reference coupled-cluster codes. The algorithm has the correct computational scaling of d*N^6 for Mk-MRCCSD and d*N^8 for Mk-MRCCSDT, where N denotes the system size and d the number of reference determinants. For the determination of molecular properties as the equilibrium geometry, the theory of analytic first derivatives of the energy for the Mk-MRCC method has been developed using a Lagrange formalism. The Mk-MRCC gradients within the CCSD and CCSDT approximation have been implemented and their applicability has been demonstrated for various compounds such as 2,6-pyridyne, the 2,6-pyridyne cation, m-benzyne, ozone and cyclobutadiene. The development of analytic gradients for Mk-MRCC offers the possibility of routinely locating minima and transition states on the potential energy surface. It can be considered as a key step towards routine investigation of multireference systems and calculation of their properties. As the full inclusion of triple excitations in Mk-MRCC energy calculations is computational demanding, a parallel implementation is presented in order to circumvent limitations due to the required execution time. The proposed scheme is based on the adaption of a highly efficient serial Mk-MRCCSDT code by parallelizing the time-determining steps. A first application to 2,6-pyridyne is presented to demonstrate the efficiency of the current implementation.

Analisi di riferimenti bibliografici in documenti XML

Con il seguente elaborato propongo di presentare il lavoro svolto sui documenti XML che ci sono stati forniti. Più nello specifico, il lavoro è incentrato sui riferimenti bibliografici presenti in ogni documento e ha come fine l'elaborazione delle informazioni estrapolate al fine di poterle esportare nel formato RDF (Resource Description Framework). I documenti XML (eXtensible Markup Language) fornitimi provengono dalla casa editrice Elsevier, una delle più grandi case editrici di articoli scientifici organizzati in riviste specializzate (journal).

Tool per lo sviluppo di ontologie per il web semantico

La trattazione di questa tesi ha lo scopo di fornire esempi di ontologie, nonché una panoramica sugli editor per la creazione e lo sviluppo di queste, evidenziandone pregi e difetti. Dopo un’introduzione generale al Web Semantico, tale documento fornisce dei tutorial, sempre affiancati da molteplici screenshot e da tutto il codice necessario, molto utili per “avventurarsi” nello sviluppo di ontologie. Le ontologie, per essere fruibili, devono essere pubblicate. Si è deciso pertanto di dare una descrizione dei principali vocabolari attualmente utilizzati nell’ambito del Web Semantico, così da dare un’idea al lettore dei diversi tipi di vocabolario presenti sul web. Infine è stato esaminato Jena: un framework per le applicazioni del Web Semantico sviluppate in Java. Anche in questo caso è stato creato un tutorial in cui tale framework è stato integrato in Eclipse. Vengono mostrati l’installazione delle librerie, l’importazione e l’interrogazione di un file RDF. Poiché per importare un file RDF il lettore deve averne uno, è stata colta l’occasione per fornire anche una guida utile alla creazione di un documento RDF, attraverso FOAF-a-Matic, un’applicazione Javascript che permette di creare una descrizione di se stessi in formato FOAF.

Estrazione e annotazione di una rete citazionale da articoli scientifici

Lavoro svolto per la creazione di una rete citazionale a partire da articoli scientifici codificati in XML JATS. Viene effettuata un'introduzione sul semantic publishing, le ontologie di riferimento e i principali dataset su pubblicazioni scientifiche. Infine viene presentato il prototipo CiNeX che si occupa di estrarre da un dataset in XML JATS un grafo RDF utilizzando l'ontologia SPAR.

Searching and retrieving in content-based repositories of formal mathematical knowledge

In this thesis, the author presents a query language for an RDF (Resource Description Framework) database and discusses its applications in the context of the HELM project (the Hypertextual Electronic Library of Mathematics). This language aims at meeting the main requirements coming from the RDF community. in particular it includes: a human readable textual syntax and a machine-processable XML (Extensible Markup Language) syntax both for queries and for query results, a rigorously exposed formal semantics, a graph-oriented RDF data access model capable of exploring an entire RDF graph (including both RDF Models and RDF Schemata), a full set of Boolean operators to compose the query constraints, fully customizable and highly structured query results having a 4-dimensional geometry, some constructions taken from ordinary programming languages that simplify the formulation of complex queries. The HELM project aims at integrating the modern tools for the automation of formal reasoning with the most recent electronic publishing technologies, in order create and maintain a hypertextual, distributed virtual library of formal mathematical knowledge. In the spirit of the Semantic Web, the documents of this library include RDF metadata describing their structure and content in a machine-understandable form. Using the author's query engine, HELM exploits this information to implement some functionalities allowing the interactive and automatic retrieval of documents on the basis of content-aware requests that take into account the mathematical nature of these documents.

Analisi sulla crescita e sulle funzioni dei Linked Open Data - LODStories

L'Open Data, letteralmente “dati aperti”, è la corrente di pensiero (e il relativo “movimento”) che cerca di rispondere all'esigenza di poter disporre di dati legalmente “aperti”, ovvero liberamente re-usabili da parte del fruitore, per qualsiasi scopo. L’obiettivo dell’Open Data può essere raggiunto per legge, come negli USA dove l’informazione generata dal settore pubblico federale è in pubblico dominio, oppure per scelta dei detentori dei diritti, tramite opportune licenze. Per motivare la necessità di avere dei dati in formato aperto, possiamo usare una comparazione del tipo: l'Open Data sta al Linked Data, come la rete Internet sta al Web. L'Open Data, quindi, è l’infrastruttura (o la “piattaforma”) di cui il Linked Data ha bisogno per poter creare la rete di inferenze tra i vari dati sparsi nel Web. Il Linked Data, in altre parole, è una tecnologia ormai abbastanza matura e con grandi potenzialità, ma ha bisogno di grandi masse di dati tra loro collegati, ossia “linkati”, per diventare concretamente utile. Questo, in parte, è già stato ottenuto ed è in corso di miglioramento, grazie a progetti come DBpedia o FreeBase. In parallelo ai contributi delle community online, un altro tassello importante – una sorta di “bulk upload” molto prezioso – potrebbe essere dato dalla disponibilità di grosse masse di dati pubblici, idealmente anche già linkati dalle istituzioni stesse o comunque messi a disposizione in modo strutturato – che aiutino a raggiungere una “massa” di Linked Data. A partire dal substrato, rappresentato dalla disponibilità di fatto dei dati e dalla loro piena riutilizzabilità (in modo legale), il Linked Data può offrire una potente rappresentazione degli stessi, in termini di relazioni (collegamenti): in questo senso, Linked Data ed Open Data convergono e raggiungono la loro piena realizzazione nell’approccio Linked Open Data. L’obiettivo di questa tesi è quello di approfondire ed esporre le basi sul funzionamento dei Linked Open Data e gli ambiti in cui vengono utilizzati.

Lucky numbers: Choice strategies in the Pennsylvania Daily Number game

Examined the amount of money bet during a week of Pennsylvania's Daily Number game. In this game, players receive a predetermined payoff for picking the 3-digit number (000 to 999) drawn on that day. The betting distribution was distinctly nonuniform. Several betting patterns were identified, such as picking triples and avoiding double 9s. In addition, 121 adults and 215 students were asked to rate selected numbers for randomness, luckiness, and perceived history of winning; to categorize numbers; and to free associate to numbers. It is proposed that people seem to choose highly patterned, available, and/or "lucky" numbers. People apparently do not bet numbers that reflect the random process of the game (do not utilize a representativeness heuristic).

Studies of spatial clustering of inertial particles in turbulence

We present studies of the spatial clustering of inertial particles embedded in turbulent flow. A major part of the thesis is experimental, involving the technique of Phase Doppler Interferometry (PDI). The thesis also includes significant amount of simulation studies and some theoretical considerations. We describe the details of PDI and explain why it is suitable for study of particle clustering in turbulent flow with a strong mean velocity. We introduce the concept of the radial distribution function (RDF) as our chosen way of quantifying inertial particle clustering and present some original works on foundational and practical considerations related to it. These include methods of treating finite sampling size, interpretation of the magnitude of RDF and the possibility of isolating RDF signature of inertial clustering from that of large scale mixing. In experimental work, we used the PDI to observe clustering of water droplets in a turbulent wind tunnel. From that we present, in the form of a published paper, evidence of dynamical similarity (Stokes number similarity) of inertial particle clustering together with other results in qualitative agreement with available theoretical prediction and simulation results. We next show detailed quantitative comparisons of results from our experiments, direct-numerical-simulation (DNS) and theory. Very promising agreement was found for like-sized particles (mono-disperse). Theory is found to be incorrect regarding clustering of different-sized particles and we propose a empirical correction based on the DNS and experimental results. Besides this, we also discovered a few interesting characteristics of inertial clustering. Firstly, through observations, we found an intriguing possibility for modeling the RDF arising from inertial clustering that has only one (sensitive) parameter. We also found that clustering becomes saturated at high Reynolds number.