Smart execution of distributed application by balancing resources in mobile devices and cloud-based avatars

L’obiettivo del progetto di tesi svolto è quello di realizzare un servizio di livello middleware dedicato ai dispositivi mobili che sia in grado di fornire il supporto per l’offloading di codice verso una infrastruttura cloud. In particolare il progetto si concentra sulla migrazione di codice verso macchine virtuali dedicate al singolo utente. Il sistema operativo delle VMs è lo stesso utilizzato dal device mobile. Come i precedenti lavori sul computation offloading, il progetto di tesi deve garantire migliori performance in termini di tempo di esecuzione e utilizzo della batteria del dispositivo. In particolare l’obiettivo più ampio è quello di adattare il principio di computation offloading a un contesto di sistemi distribuiti mobili, migliorando non solo le performance del singolo device, ma l’esecuzione stessa dell’applicazione distribuita. Questo viene fatto tramite una gestione dinamica delle decisioni di offloading basata, non solo, sullo stato del device, ma anche sulla volontà e/o sullo stato degli altri utenti appartenenti allo stesso gruppo. Per esempio, un primo utente potrebbe influenzare le decisioni degli altri membri del gruppo specificando una determinata richiesta, come alta qualità delle informazioni, risposta rapida o basata su altre informazioni di alto livello. Il sistema fornisce ai programmatori un semplice strumento di definizione per poter creare nuove policy personalizzate e, quindi, specificare nuove regole di offloading. Per rendere il progetto accessibile ad un più ampio numero di sviluppatori gli strumenti forniti sono semplici e non richiedono specifiche conoscenze sulla tecnologia. Il sistema è stato poi testato per verificare le sue performance in termini di mecchanismi di offloading semplici. Successivamente, esso è stato anche sottoposto a dei test per verificare che la selezione di differenti policy, definite dal programmatore, portasse realmente a una ottimizzazione del parametro designato.

Smart texile: biosensori elettronici indossabili

In questo lavoro verra presentata la realizzazione e la caratterizzazione di transistor organici basati su un polimero conduttore, il poli(3,4-etilenediossitiofene) polistirene sulfonato, o PEDOT:PSS. Tali transistor rientrano nella categoria degli OECT o transistor elettrochimici organici e hanno la capacita di poter rilevare ed analizzare sostanze chimiche di diverso genere presenti in soluzione. I dispositivi implementati in questa tesi sono stati ottenuti tramite la deposizione del materiale organico conduttivo su substrato tessile al fine di creare un device completamente integrabile in un capo di abbigliamento o in un qualsiasi utilizzo in campo tessile. In particolare questi transistor sono stati studiati per la rilevazione di sostanze quali acido ascorbico, dopamina e adrenalina. Gli ultimi due analiti sono di importanza particolare poiche facenti parte della famiglia dei neurotrasmettitori. Inoltre in questa tesi sono stati creati fili di cotone conduttivi, sempre tramite l'utilizzo di PEDOT:PSS. Tali fili infatti sono risultati ottimi candidati per il trasporto di un segnale elettrico e per questo sono stati implementati nella costruzione di un OECT. La realizzazione dei fili conduttivi potra permettere un ulteriore avanzamento nella completa integrabilita dell'elettronica con il settore tessile. Una peculiarita aggiuntiva di questo lavoro e stata quella di utilizzare il sudore artificiale come elettrolita, oltre al normale PBS che costituisce ormai uno standard in questo tipo di ricerche. L'utilizzo del sudore artificiale rientra nell'ottica futura di un utilizzo di questi sensori come rilevatori di sostanze chimiche emesse dal corpo umano sfruttabili diversi ambiti, ovvero dall'attivita sportiva alla prevenzione, in ambito medico, di diverse malattie.

Studio e sviluppo di un Framework in ambiente Android per la realizzazione di Interfacce Utente Innovative basate su Smart Glass

La tesi tratta dell'esplorazione di una possibile interfaccia utente per Smart Glass in un contesto di utilizzo hands-free con elementi virtuali appartenenti ad un sistema di riferimento solidale all'utente e non al dispositivo, e la conseguente realizzazione di un Framework per lo sviluppo di applicazioni Andoid rispondenti a tale interfaccia e relativo test.

Smart City e Analisi di Big Data da Tracce Vodafone di Dispositivi Mobili

I dispositivi mobili, dagli smartphone ai tablet, sono entrati a far parte della nostra quotidianità. Controllando l’infrastruttura delle comunicazioni, rispetto a qualsiasi altro settore, si ha un maggiore accesso a informazioni relative alla geo-localizzazione degli utenti e alle loro interazioni. Questa grande mole di informazioni può aiutare a costruire città intelligenti e sostenibili, che significa modernizzare ed innovare le infrastrutture, migliorare la qualità della vita e soddisfare le esigenze di cittadini, imprese e istituzioni. Vodafone offre soluzioni concrete nel campo dell’info-mobilità consentendo la trasformazione delle nostre città in Smart City. Obiettivo della tesi e del progetto Proactive è cercare di sviluppare strumenti che, a partire da dati provenienti dalla rete mobile Vodafone, consentano di ricavare e di rappresentare su cartografia dati indicanti la presenza dei cittadini in determinati punti d’interesse, il profilo di traffico di determinati segmenti viari e le matrici origine/destinazione. Per fare questo verranno prima raccolti e filtrati i dati della città di Milano e della regione Lombardia provenienti dalla rete mobile Vodafone per poi, in un secondo momento, sviluppare degli algoritmi e delle procedure in PL/SQL che siano in grado di ricevere questo tipo di dato, di analizzarlo ed elaborarlo restituendo i risultati prestabiliti. Questi risultati saranno poi rappresentati su cartografia grazie a QGis e grazie ad una Dashboard aziendale interna di Vodafone. Lo sviluppo delle procedure e la rappresentazione cartografica dei risultati verranno eseguite in ambiente di Test e se i risultati soddisferanno i requisiti di progetto verrà effettuato il porting in ambiente di produzione. Grazie a questo tipo di soluzioni, che forniscono dati in modalità anonima e aggregata in ottemperanza alle normative di privacy, le aziende di trasporto pubblico, ad esempio, potranno essere in grado di gestire il traffico in modo più efficiente.

Smart shower: un sistema intelligente basato su internet of things per la gestione delle docce in impianti sportivi e piscine

La seguente tesi ha come scopo la progettazione e la realizzazione di un sistema intelligente per la gestione e il monitoraggio dell'acqua in impianti facenti uso di docce attraverso 'l'Internet Of Things', con l'obiettivo di ridurre gli sprechi favorendo cosi un risparmio sia di tipo energetico sia di tipo idrico. Stabiliti i requisiti si passa alla fase di progettazione dove vengono analizzate tutte le funzionalità che il sistema deve soddisfare. Segue la fase di implementazione, il cui scopo e realizzare concretamente le funzionalità producendo un prototipo iniziale. Quest'ultimo sara sottoposto ad eventuali test per verificare il corretto funzionamento del sistema e delle singole parti che lo costituiscono.

Reverse engineering di un'applicazione ad agenti nel contesto Smart Home

Relazione completa delle scelte progettuali e implementative di un applicativo ad agenti sviluppato nel contesto Smart Home. Essa contiene un veloce riassunto dello scenario e dello stato attuale dell'applicazione, unitamente a un'introduzione sul middeware su cui si appoggia l'applicativo (TuCSoN). Segue quindi un'analisi delle scelte di modeling delle entita da gestire, le metodologie di supporto alla persistenza e un'ampia descrizione su come gli agenti comunichino tra loro e attraverso quali mezzi (centri di tuple). Quindi viene analizzata l'implementazione partendo dalle scelte implementative sino ad esaminare cosa avviene nel programma a seguito dell'interazione con l'utente. Infine le conclusioni a cui si e giunti e due appendici sulla terminologia e le classi presenti nel prototipo attuale.

Increasing Utilization of US Electric Grids via Smart Technologies: Integration of Load Management, Real Time Pricing, Renewables, EVs and Smart Grid Sensors

Electric power grids throughout the world suffer from serious inefficiencies associated with under-utilization due to demand patterns, engineering design and load following approaches in use today. These grids consume much of the world’s energy and represent a large carbon footprint. From material utilization perspectives significant hardware is manufactured and installed for this infrastructure often to be used at less than 20-40% of its operational capacity for most of its lifetime. These inefficiencies lead engineers to require additional grid support and conventional generation capacity additions when renewable technologies (such as solar and wind) and electric vehicles are to be added to the utility demand/supply mix. Using actual data from the PJM [PJM 2009] the work shows that consumer load management, real time price signals, sensors and intelligent demand/supply control offer a compelling path forward to increase the efficient utilization and carbon footprint reduction of the world’s grids. Underutilization factors from many distribution companies indicate that distribution feeders are often operated at only 70-80% of their peak capacity for a few hours per year, and on average are loaded to less than 30-40% of their capability. By creating strong societal connections between consumers and energy providers technology can radically change this situation. Intelligent deployment of smart sensors, smart electric vehicles, consumer-based load management technology very high saturations of intermittent renewable energy supplies can be effectively controlled and dispatched to increase the levels of utilization of existing utility distribution, substation, transmission, and generation equipment. The strengthening of these technology, society and consumer relationships requires rapid dissemination of knowledge (real time prices, costs & benefit sharing, demand response requirements) in order to incentivize behaviors that can increase the effective use of technological equipment that represents one of the largest capital assets modern society has created.

Citizen science reveals unexpected continental-scale evolutionary change in a model organism

Organisms provide some of the most sensitive indicators of climate change and evolutionary responses are becoming apparent in species with short generation times. Large datasets on genetic polymorphism that can provide an historical benchmark against which to test for recent evolutionary responses are very rare, but an exception is found in the brown-lipped banded snail (Cepaea nemoralis). This species is sensitive to its thermal environment and exhibits several polymorphisms of shell colour and banding pattern affecting shell albedo in the majority of populations within its native range in Europe. We tested for evolutionary changes in shell albedo that might have been driven by the warming of the climate in Europe over the last half century by compiling an historical dataset for 6,515 native populations of C. nemoralis and comparing this with new data on nearly 3,000 populations. The new data were sampled mainly in 2009 through the Evolution MegaLab, a citizen science project that engaged thousands of volunteers in 15 countries throughout Europe in the biggest such exercise ever undertaken. A known geographic cline in the frequency of the colour phenotype with the highest albedo (yellow) was shown to have persisted and a difference in colour frequency between woodland and more open habitats was confirmed, but there was no general increase in the frequency of yellow shells. This may have been because snails adapted to a warming climate through behavioural thermoregulation. By contrast, we detected an unexpected decrease in the frequency of Unbanded shells and an increase in the Mid-banded morph. Neither of these evolutionary changes appears to be a direct response to climate change, indicating that the influence of other selective agents, possibly related to changing predation pressure and habitat change with effects on micro-climate.

Meanings of Citizenship: Czech Citizen in a Comparative Perspective

This was an interdisciplinary cross-cultural project which subjected Czech citizens to theoretical analysis and empirical examination. In the first, theoretical, part of the work a typology of post-totalitarian citizenship was proposed containing five types of citizens: responsible democratic, social materialistic, passive asocial, hedonistic consuming, and predatory antisocial. While democratic citizenship stems from preserved civic virtues, the deficient types of citizenship are partially caused by the post-totalitarian syndrome. In the concrete empirical studies of the international context the most significant aspects of citizenship were examined. Czech citizens (students) displayed an encouraging level of political civic culture when they loaded more often than six other national samples on the factor of democratic citizenship (based on a questionnaire and Q-sort by Feierabend, Q-factor analysis), but their level of loyalty and low critical rebelliousness can also be seen as reason for concern. The Czech population provided contrasting results in measures of civility; although chronically complaining about interpersonal relations, they passed relatively well in a series of situational field experiments even in the international comparison (Levine's helping measures. Czech nationalism is primarily "cultural nationalism", which is less favourable for democratic citizenship than the "civic nationalism" of Americans.

A smart multi-hop hierarchical routing protocol for efficient video communication over wireless multimedia sensor networks

For smart applications, nodes in wireless multimedia sensor networks (MWSNs) have to take decisions based on sensed scalar physical measurements. A routing protocol must provide the multimedia delivery with quality level support and be energy-efficient for large-scale networks. With this goal in mind, this paper proposes a smart Multi-hop hierarchical routing protocol for Efficient VIdeo communication (MEVI). MEVI combines an opportunistic scheme to create clusters, a cross-layer solution to select routes based on network conditions, and a smart solution to trigger multimedia transmission according to sensed data. Simulations were conducted to show the benefits of MEVI compared with the well-known Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy (LEACH) protocol. This paper includes an analysis of the signaling overhead, energy-efficiency, and video quality.

Eluding oblivion with smart stochastic selection of synaptic updates

The variables involved in the equations that describe realistic synaptic dynamics always vary in a limited range. Their boundedness makes the synapses forgetful, not for the mere passage of time, but because new experiences overwrite old memories. The forgetting rate depends on how many synapses are modified by each new experience: many changes means fast learning and fast forgetting, whereas few changes means slow learning and long memory retention. Reducing the average number of modified synapses can extend the memory span at the price of a reduced amount of information stored when a new experience is memorized. Every trick which allows to slow down the learning process in a smart way can improve the memory performance. We review some of the tricks that allow to elude fast forgetting (oblivion). They are based on the stochastic selection of the synapses whose modifications are actually consolidated following each new experience. In practice only a randomly selected, small fraction of the synapses eligible for an update are actually modified. This allows to acquire the amount of information necessary to retrieve the memory without compromising the retention of old experiences. The fraction of modified synapses can be further reduced in a smart way by changing synapses only when it is really necessary, i.e. when the post-synaptic neuron does not respond as desired. Finally we show that such a stochastic selection emerges naturally from spike driven synaptic dynamics which read noisy pre and post-synaptic neural activities. These activities can actually be generated by a chaotic system.

Minimized cardiopulmonary bypass combined with a smart suction device: the future of cardiopulmonary bypass?

OBJECTIVE: The standard heart-lung machine is a major trigger of systemic inflammatory response and the morbidity attributed to conventional extracorporeal circulation (CECC) is still significant. Reduction of blood-artificial surface contact and reduction of priming volume are principal aims in minimized extracorporeal circulation (MECC) cardiopulmonary bypass systems. The aim of this paper is to give an overview of the literature and to present our experience with the MECC-smart suction system. METHODS AND RESULTS: At our institution, 1799 patients underwent isolated coronary artery bypass grafting (CABG) surgery, 1372 with a MECC-smart suction system and 427 with CECC. All in-hospital data were assessed and the results were compared between the 2 groups. Patient characteristics and the distribution of EuroSCORE risk profile in our collective were similar between both groups. Average age in the MECC collective was 67.5 +/- 11.4 years and average EuroSCORE was 5.0 +/- 1.5. Average number of distal anastomoses was similar to the average number encountered in patients undergoing CABG surgery with CECC (3.3 +/- 1.0 for MECC versus 3.2 +/- 1.1 for CECC; P = ns). Myocardial protection is superior in MECC patients with lower postoperative maximal cTnI values (11.0 +/- 10.8 micromol/L for MECC versus 24.7 +/- 25.3 micromol/L for CECC; P < .05). Postoperative recovery was faster in patients operated on with the MECC-smart suction system and discharge from the hospital was earlier than for CECC patients (7.4 +/- 1.9 days for MECC versus 8.8 +/- 3.8 days for CECC; P < .05). CONCLUSIONS: The MECC-smart suction system is a safe perfusion technique for CABG surgery. In patients operated on with this system, the clinical outcome seems to be better than in patients operated on with CECC. This promising and less damaging perfusion technology has the potential to replace CECC systems in CABG surgery.