A study on effect of built forms on urban wind environment by using CFD simulations

This paper presents a numerical study of urban air-flow for a group of five buildings that is located at the University of Reading in the United Kingdom. The airflow around these buildings has been simulated by using ANSYS CFD software package. In this study, the association between certain architectural forms: a street canyon, a semi-closure, and a courtyard-like space in a low-rise building complex, and the wind environment were investigated. The analysis of CFD results has provided detailed information on the wind patterns of these urban built forms. The numerical results have been compared with the experimental measurements within the building complex. The observed characteristics of urban wind pattern with respect to the built structures are presented as a guideline. This information is needed for the design and/or performance assessments of systems such as passive and low energy design approach, a natural or hybrid ventilation, and passive cooling. Also, the knowledge of urban wind patterns allows us to develop better design options for the application of renewable energy technologies within urban environment.

The design and implementation of an active replication scheme for distributing services in a cluster of workstations

Replication is the key to providing high availability, fault tolerance, and enhanced performance in a cluster of workstations (COWs). However, building such a system remains as a difficult and challenging task, mainly due to the difficulty of maintaining data consistency among replicas and the lack of easy and efficient tools supporting the development procedure. In this paper we propose an active replication scheme in which data consistency can be maintained. Based on the active replication scheme, we present an object-oriented design pattern and a constructing tool to simplify the design and implementation of service replications in COWs.

Design de moda: o caminho para a sustentabilidade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Implementazione automatica di protocolli di interazione AUML mediante reti di Petri

Questa tesi si basa su una serie di lavori precedenti, volti ad analizzare la correlazione tra i modelli AUML e le reti di Petri, per riuscire a fornire una metodologia di traduzione dai primi alle seconde. Questa traduzione permetterà di applicare tecniche di model checking alle reti così create, al fine di stabilire le proprietà necessarie al sistema per poter essere realizzato effettivamente. Verrà poi discussa un'implementazione di tale algoritmo sviluppata in tuProlog ed un primo approccio al model checking utilizzando il programma Maude. Con piccole modifiche all'algoritmo utilizzato per la conversione dei diagrammi AUML in reti di Petri, è stato possibile, inoltre, realizzare un sistema di implementazione automatica dei protocolli precedentemente analizzati, verso due piattaforme per la realizzazione di sistemi multiagente: Jason e TuCSoN. Verranno quindi presentate tre implementazioni diverse: la prima per la piattaforma Jason, che utilizza degli agenti BDI per realizzare il protocollo di interazione; la seconda per la piattaforma TuCSoN, che utilizza il modello A&A per rendersi compatibile ad un ambiente distribuito, ma che ricalca la struttura dell'implementazione precedente; la terza ancora per TuCSoN, che sfrutta gli strumenti forniti dalle reazioni ReSpecT per generare degli artefatti in grado di fornire una infrastruttura in grado di garantire la realizzazione del protocollo di interazione agli agenti partecipanti. Infine, verranno discusse le caratteristiche di queste tre differenti implementazioni su un caso di studio reale, analizzandone i punti chiave.

Design and implementation of a novel multi-constellation FPGA-based dual frequency GNSS receiver for space applications

The PhD activity described in the document is part of the Microsatellite and Microsystem Laboratory of the II Faculty of Engineering, University of Bologna. The main objective is the design and development of a GNSS receiver for the orbit determination of microsatellites in low earth orbit. The development starts from the electronic design and goes up to the implementation of the navigation algorithms, covering all the aspects that are involved in this type of applications. The use of GPS receivers for orbit determination is a consolidated application used in many space missions, but the development of the new GNSS system within few years, such as the European Galileo, the Chinese COMPASS and the Russian modernized GLONASS, proposes new challenges and offers new opportunities to increase the orbit determination performances. The evaluation of improvements coming from the new systems together with the implementation of a receiver that is compatible with at least one of the new systems, are the main activities of the PhD. The activities can be divided in three section: receiver requirements definition and prototype implementation, design and analysis of the GNSS signal tracking algorithms, and design and analysis of the navigation algorithms. The receiver prototype is based on a Virtex FPGA by Xilinx, and includes a PowerPC processor. The architecture follows the software defined radio paradigm, so most of signal processing is performed in software while only what is strictly necessary is done in hardware. The tracking algorithms are implemented as a combination of Phase Locked Loop and Frequency Locked Loop for the carrier, and Delay Locked Loop with variable bandwidth for the code. The navigation algorithm is based on the extended Kalman filter and includes an accurate LEO orbit model.

Tecniche di text mining per l'autoorganizzazione della conoscenza

L'elaborato ha come scopo l'analisi delle tecniche di Text Mining e la loro applicazione all'interno di processi per l'auto-organizzazione della conoscenza. La prima parte della tesi si concentra sul concetto del Text Mining. Viene fornita la sua definizione, i possibili campi di utilizzo, il processo di sviluppo che lo riguarda e vengono esposte le diverse tecniche di Text Mining. Si analizzano poi alcuni tools per il Text Mining e infine vengono presentati alcuni esempi pratici di utilizzo. Il macro-argomento che viene esposto successivamente riguarda TuCSoN, una infrastruttura per la coordinazione di processi: autonomi, distribuiti e intelligenti, come ad esempio gli agenti. Si descrivono innanzi tutto le entità sulle quali il modello si basa, vengono introdotte le metodologie di interazione fra di essi e successivamente, gli strumenti di programmazione che l'infrastruttura mette a disposizione. La tesi, in un secondo momento, presenta MoK, un modello di coordinazione basato sulla biochimica studiato per l'auto-organizzazione della conoscenza. Anche per MoK, come per TuCSoN, vengono introdotte le entità alla base del modello. Avvalendosi MoK dell'infrastruttura TuCSoN, viene mostrato come le entità del primo vengano mappate su quelle del secondo. A conclusione dell'argomento viene mostrata un'applicazione per l'auto-organizzazione di news che si avvale del modello. Il capitolo successivo si occupa di analizzare i possibili utilizzi delle tecniche di Text Mining all'interno di infrastrutture per l'auto-organizzazione, come MoK. Nell'elaborato vengono poi presentati gli esperimenti effettuati sfruttando tecniche di Text Mining. Tutti gli esperimenti svolti hanno come scopo la clusterizzazione di articoli scientifici in base al loro contenuto, vengono quindi analizzati i risultati ottenuti. L'elaborato di tesi si conclude mettendo in evidenza alcune considerazioni finali su quanto svolto.

Tuning automatico di parametri in un sistema di controllo semaforico auto-organizzante

L'elaborato di tesi tratta dei vantaggi ottenibili dall'uso di tecniche di automatic parameter tuning, applicando un'implementazione di iterated racing su di un innovativo sistema di controllo semaforico auto-organizzante ispirato da concetti di swarm intelligence.

Pattern e tecnologie per lo sviluppo di applicazioni cloud: Orleans come caso di studio.

Uno dei temi più discussi ed interessanti nel mondo dell’informatica al giorno d’oggi è sicuramente il Cloud Computing. Nuove organizzazioni che offrono servizi di questo tipo stanno nascendo ovunque e molte aziende oggi desiderano imparare ad utilizzarli, migrando i loro centri di dati e le loro applicazioni nel Cloud. Ciò sta avvenendo anche grazie alla spinta sempre più forte che stanno imprimendo le grandi compagnie nella comunità informatica: Google, Amazon, Microsoft, Apple e tante altre ancora parlano sempre più frequentemente di Cloud Computing e si stanno a loro volta ristrutturando profondamente per poter offrire servizi Cloud adeguandosi così a questo grande cambiamento che sta avvenendo nel settore dell’informatica. Tuttavia il grande movimento di energie, capitali, investimenti ed interesse che l’avvento del Cloud Computing sta causando non aiuta a comprendere in realtà che cosa esso sia, al punto tale che oggi non ne esiste ancora una definizione univoca e condivisa. La grande pressione inoltre che esso subisce da parte del mondo del mercato fa sì che molte delle sue più peculiari caratteristiche, dal punto di vista dell’ingegneria del software, vengano nascoste e soverchiate da altre sue proprietà, architetturalmente meno importanti, ma con un più grande impatto sul pubblico di potenziali clienti. Lo scopo che mi propongo con questa tesi è quello quindi di cercare di fare chiarezza in quello che è il mondo del Cloud computing, focalizzandomi particolarmente su quelli che sono i design pattern più utilizzati nello sviluppo di applicazioni di tipo cloud e presentando quelle che oggi rappresentano le principali tecnologie che vengono utilizzate sia in ambito professionale, che in ambito di ricerca, per realizzare le applicazioni cloud, concentrandomi in maniera particolare su Microsoft Orleans.

Traffic light policies for low penetration rate of monitoring devices

La gestione del traffico è una delle principali problematiche delle città moderne, e porta alla definizione di nuove sfide per quanto riguarda l’ottimizzazione del flusso veicolare. Il controllo semaforico è uno degli elementi fondamentali per ottimizzare la gestione del traffico. Attualmente la rilevazione del traffico viene effettuata tramite sensori, tra i quali vengono maggiormente utilizzate le spire magnetiche, la cui installazione e gestione implica costi elevati. In questo contesto, il progetto europeo COLOMBO si pone come obiettivo l’ideazione di nuovi sistemi di regolazione semaforica in grado di rilevare il traffico veicolare mediante sensori più economici da installare e mantenere, e capaci, sulla base di tali rilevazioni, di auto organizzarsi, traendo ispirazione dal campo dell’intelligenza artificiale noto come swarm intelligence. Alla base di questa auto organizzazione semaforica di COLOMBO vi sono due diversi livelli di politiche: macroscopico e microscopico. Nel primo caso le politiche macroscopiche, utilizzando il feromone come astrazione dell’attuale livello del traffico, scelgono la politica di gestione in base alla quantità di feromone presente nelle corsie di entrata e di uscita. Per quanto riguarda invece le politiche microscopiche, il loro compito è quello di deci- dere la durata dei periodi di rosso o verde modificando una sequenza di fasi, chiamata in COLOMBO catena. Le catene possono essere scelte dal sistema in base al valore corrente della soglia di desiderabilità e ad ogni catena corrisponde una soglia di desiderabilità. Lo scopo di questo elaborato è quello di suggerire metodi alternativi all’attuale conteggio di questa soglia di desiderabilità in scenari di bassa presenza di dispositivi per la rilevazione dei veicoli. Ogni algoritmo complesso ha bisogno di essere ottimizzato per migliorarne le performance. Anche in questo caso, gli algoritmi proposti hanno subito un processo di parameter tuning per ottimizzarne le prestazioni in scenari di bassa presenza di dispositivi per la rilevazione dei veicoli. Sulla base del lavoro di parameter tuning, infine, sono state eseguite delle simulazioni per valutare quale degli approcci suggeriti sia il migliore.

TuCSoN on Android: coordinazione event-driven e geolocalizzata su dispositivi mobili

La tesi si concentra sull’infrastruttura di coordinazione TuCSoN on Android, realizzando il refactoring del servizio di geolocalizzazione platform-independent (lato infrastruttura) e platform-dependent (lato mobile device), nonché l’integrazione del modello event-driven con la proprietà di situatedness.

A tool for a formal pattern modeling language

This paper presents a formal but practical approach for defining and using design patterns. Initially we formalize the concepts commonly used in defining design patterns using Object-Z. We also formalize consistency constraints that must be satisfied when a pattern is deployed in a design model. Then we implement the pattern modeling language and its consistency constraints using an existing modeling framework, EMF, and incorporate the implementation as plug-ins to the Eclipse modeling environment. While the language is defined formally in terms of Object-Z definitions, the language is implemented in a practical environment. Using the plug-ins, users can develop precise pattern descriptions without knowing the underlying formalism, and can use the tool to check the validity of the pattern descriptions and pattern usage in design models. In this work, formalism brings precision to the pattern language definition and its implementation brings practicability to our pattern-based modeling approach.

Exploring design patterns for sustainable behaviour

Products and services explicitly intended to influence users’ behaviour are increasingly being proposed to reduce environmental impact and for other areas of social benefit. Designing such interventions often involves adopting and adapting principles from other contexts where behaviour change has been studied. The ‘design pattern’ form, used in software engineering and HCI, and originally developed in architecture, offers benefits for this transposition process. This article introduces the Design with Intent toolkit, an idea generation method using a design pattern form to help designers address sustainable behaviour problems. The article also reports on exploratory workshops in which participants used the toolkit to generate concepts for redesigning everyday products—kettles, curtains, printers and bathroom sinks/taps—to reduce the environmental impact of use. The concepts are discussed, along with observations of how the toolkit was used by participants, suggesting usability improvements to incorporate in future versions.

Detection of Glass pattern configurations by the primary visual cortex

The neurons in the primary visual cortex that respond to the orientation of visual stimuli were discovered in the late 1950s (Hubel, D.H. & Wiesel, T.N. 1959. J. Physiol. 148:574-591) but how they achieve this response is poorly understood. Recently, experiments have demonstrated that the visual cortex may use the image processing techniques of cross or auto-correlation to detect the streaks in random dot patterns (Barlow, H. & Berry, D.L. 2010. Proc. R. Soc. B. 278: 2069-2075). These experiments made use of sinusoidally modulated random dot patterns and of the so-called Glass patterns - where randomly positioned dot pairs are oriented in a parallel configuration (Glass, L. 1969. Nature. 223: 578-580). The image processing used by the visual cortex could be inferred from how the threshold of detection of these patterns in the presence of random noise varied as a function of the dot density in the patterns. In the present study, the detection thresholds have been measured for other types of patterns including circular, hyperbolic, spiral and radial Glass patterns and an indication of the type of image processing (cross or auto-correlation) by the visual cortex is presented. As a result, it is hoped that this study will contribute to an understanding of what David Marr called the ‘computational goal’ of the primary visual cortex (Marr, D. 1982. Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. New York: Freeman.)