Collaborative governance of smart cities: addressing multiple relations of actors involved

This dissertation aims to contribute to the discourse on the governance of smart cities (SC) by examining the collaborative relationships between various actors involved in developing and implementing SC initiatives. Poorly organized collaboration can lead to conflicts and misunderstandings, resulting in failures in realizing such complex technological initiatives. Hence, capturing the main elements of SC collaboration becomes essential for understanding how they should be developed and managed. However, the topic has been limitedly explored in prior research, with fragmented studies on narrow aspects related to the SC governance. Using Russia as an empirical setting, the study focuses on the interplay of both government and non-governmental stakeholders in constructing collaborative relationships within SC, covering both vertical and horizontal dimensions of their interaction. The overarching goal of this research is to understand how collaborative governance unfolds in the SC context by stating two guiding research questions: 1) who are the dominant actors in SC and what are their roles? 2) what are the relationships forged among them? The dissertation investigates the SC initiatives across three different cities – Moscow, Saint Petersburg, and Perm – in a format of empirical illustration as well as an in-depth case study. The dissertation provides three main contributions. First, it strengthens the link between the SC domain, public governance, and literature on cross-sectoral collaboration by highlighting ‘urban smartness’ as a source for generating multiple values. Second, the thesis offers novel view on the strategic development paths which conceptually shape the SC framework. It connects the techno-centric and human-centric perspectives of SC by showing that they are naturally linked, rather than mutually exclusive. Third, the study illustrates that SC initiatives are contextually dependent, and this dependence covers specificities of public governance, including underlying informal mechanisms, which influence the inception, development, and management of SC in the organizational realms.

Development of molecular-level switches and implementation into novel nanostructures and smart materials

The work presented in this thesis deals with the design, synthesis and investigation of (supra)molecular switches, and their implementation into novel nanostructures and smart devices. Part A deals with investigation of fundamental properties of Donor Acceptor Stenhouse Adducts (DASAs) as well as their implementation into polymer matrices in order to construct novel smart materials. Part B deals with the implementation of azobenzene photoswitches into pseudorotaxanes and the investigation of the effect of light-driven isomerization on the self-assembly and disassembly processes.

Gestione della disponibilità nella catena di distribuzione del sangue con Smart Contract in Ethereum

All’inizio di questa tesi viene discusso il funzionamento delle tecnologie visionate, Bitcoin ed Ethereum, cercando di identificarne i punti principali e salienti: la gestione delle transazioni, le tipologie di Blockchain adottate oggi e l’introduzione degli Smart Contract per sviluppare applicazioni decentralizzate. Successivamente viene considerato il caso di studio, il quale sottolinea la distribuzione delle sacche di sangue tra un centro trasfusionale e un’azienda sanitaria, con lo scopo di mettere in evidenza le interazioni tra queste, concentrandosi sulla disponibilità. Infine, dopo un’analisi del linguaggio Solidity e dopo la descrizione della modalità di sviluppo adottata accompagnata da una fase di testing, viene esposta l’implementazione realizzata concentrandosi sui dettagli delle funzionalità proposte.

Optimal energy management of smart households with electric vehicles, energy storage and distributed generation

In this thesis, the optimal operation of a neighborhood of smart households in terms of minimizing the total energy cost is analyzed. Each household may comprise several assets such as electric vehicles, controllable appliances, energy storage and distributed generation. Bi-directional power flow is considered for each household . Apart from the distributed generation unit, technological options such as vehicle-to-home and vehicle-to-grid are available to provide energy to cover self-consumption needs and to export excessive energy to other households, respectively.

Smart freight transport in urban areas: a crowd-shipping model using autonomous vehicles

L'avanzamento dell'e-commerce e l'aumento della densità abitativa nel centro città sono elementi che incentivano l'incremento della richiesta merci all'interno dei centri urbani. L'attenzione all'impatto ambientale derivante da queste attività operative è un punto focale oggetto di sempre maggiore interesse. Attraverso il seguente studio, l'obiettivo è definire attuali e potenziali soluzioni nell'ambito della logistica urbana, con particolare interesse alle consegne dell'ultimo miglio. Una soluzione proposta riguarda la possibilità di sfruttare la capacità disponibile nei flussi generati dalla folla per movimentare merce, pratica nota sotto il nome di Crowd-shipping. L'idea consiste nella saturazione di mezzi già presenti nella rete urbana al fine di ridurre il numero di veicoli commerciali e minimizzare le esternalità negative annesse. A supporto di questa iniziativa, nell'analisi verranno considerati veicoli autonomi elettrici a guida autonoma. La tesi è incentrata sulla definizione di un modello di ottimizzazione matematica, che mira a designare un network logistico-distributivo efficiente per le consegne dell'ultimo miglio e a minimizzare le distanze degli attori coinvolti. Il problema proposto rappresenta una variante del Vehicle Routing Problem con time windows e multi depots. Il problema è NP-hard, quindi computazionalmente complesso per cui sarà necessario, in fase di analisi, definire un approccio euristico che permetterà di ottenere una soluzione sub-ottima in un tempo di calcolo ragionevole per istanze maggiori. L'analisi è stata sviluppata nell'ambiente di sviluppo Eclipse, attraverso il risolutore Cplex, in linguaggio Java. Per poterne comprendere la validità, è prevista un'ultima fase in cui gli output del modello ottimo e dell'euristica vengono confrontati tra loro su parametri caratteristici. Bisogna tuttavia considerare che l' utilizzo di sistemi cyber-fisici a supporto della logistica non può prescindere da un costante sguardo verso il progresso.

Smart Data Analysis on Lamborghini Connected Vehicles

The thesis is the result of work conducted during a period of six months at the Strategy department of Automobili Lamborghini S.p.A. in Sant'Agata Bolognese (BO) and concerns the study and analysis of Big Data relating to Lamborghini's connected cars. The Big Data is a project of Connected Car Project House, that is an inter-departmental team which works toward the definition of the Lamborghini corporate connectivity strategy and its implementation in the product portfolio. The Data of the connected cars is one of the hottest topics right now in the automotive industry; in fact, all the largest automotive companies are investi,ng a lot in this direction, in order to derive the greatest advantages both from a purely economic point of view, because from these data you can understand a lot the behaviors and habits of each driver, and from a technological point of view because it will increasingly promote the development of 5G that will be an important enabler for the future of connectivity. The main purpose of the work by Lamborghini prospective is to analyze the data of the connected cars, in particular a data-set referred to connected Huracans that had been already placed on the market, and, starting from that point, derive valuable Key Performance Indicators (KPIs) on which the company could partly base the decisions to be made in the near future. The key result that we have obtained at the end of this period was the creation of a Dashboard, in which is possible to visualize many parameters and indicators both related to driving habits and the use of the vehicle itself, which has brought great insights on the huge potential and value that is present behind the study of these data. The final Demo of the project has received great interest, not only from the whole strategy department but also from all the other business areas of Lamborghini, making mostly a great awareness that this will be the road to follow in the coming years.

Smart contracts per acquisto e gestione di assicurazioni sanitarie

In questo elaborato vengono introdotte le caratteristiche fondamentali della blockchain ed in particolare dello sviluppo di smart contract tramite Solidity nella Blockchain Ethereum. Successivamente, sono illustrate le applicazioni di questa tecnologia in ambito sanitario e viene presentato il progetto sviluppato. In seguito, viene spiegata nel dettaglio l’implementazione del già menzionato progetto e si mostrano i test svolti; viene, inoltre, mostrata una semplice analisi sul costo computazionale, in termini di gas, del codice scritto. Questa tecnologia si presta efficacemente a sviluppi di applicazioni in ambito sanitario per le sue proprietà, come l’immutabilità e la privacy; nel sistema sviluppato la profonda sicurezza delle transazioni (data dalla blockchain) rende possibile l’acquisto e la gestione di un’assicurazione sanitaria senza la necessità di appoggiarsi a terze parti. In conclusione, vengono discusse possibili modifiche e miglioramenti al sistema proposto.

Smart sampling approaches for Decision-Focused Learning

Many real-word decision- making problems are defined based on forecast parameters: for example, one may plan an urban route by relying on traffic predictions. In these cases, the conventional approach consists in training a predictor and then solving an optimization problem. This may be problematic since mistakes made by the predictor may trick the optimizer into taking dramatically wrong decisions. Recently, the field of Decision-Focused Learning overcomes this limitation by merging the two stages at training time, so that predictions are rewarded and penalized based on their outcome in the optimization problem. There are however still significant challenges toward a widespread adoption of the method, mostly related to the limitation in terms of generality and scalability. One possible solution for dealing with the second problem is introducing a caching-based approach, to speed up the training process. This project aims to investigate these techniques, in order to reduce even more, the solver calls. For each considered method, we designed a particular smart sampling approach, based on their characteristics. In the case of the SPO method, we ended up discovering that it is only necessary to initialize the cache with only several solutions; those needed to filter the elements that we still need to properly learn. For the Blackbox method, we designed a smart sampling approach, based on inferred solutions.

Sistemi smart per il miglioramento del processo di raccolta differenziata

Questo documento presenta un modello efficiente di gestione e di monitoraggio dei rifiuti basato sull’IoT per migliorare l’ambiente di vita nelle città. Il sistema proposto utilizza sensori e tecnologie di comunicazione che raccolgono ed elaborano in tempo reale dati trasmessi da cassonetti smart permettendo un’efficace gestione dell’igiene urbana e riducendo sconvenienti malfunzionamenti dei cassonetti, fastidiosi sia per i cittadini sia per gli operatori pubblici. Il risultato del progetto è un insieme di oggetti e processi interconnessi in un mondo, quello della raccolta dei rifiuti, in cui l’automazione non esiste ancora o è poco diffusa e che invece potrebbe portare un buon incremento nel funzionamento.

Paddler 4.0. Attrezzatura sportiva acquatica circolare e smart.

Paddler 4.0, attrezzatura sportiva acquatica circolare e smart si focalizza sul rapporto tra uomo-natura-sport, e su come queste tre dimensioni sono interconnesse tra di loro. Questa scelta è scaturita da una grande passione personale per l’ambiente marino e più in generale per il mare e ciò che rappresenta per moltissime persone. La tesi magistrale in Advanced Design è stata un’opportunità per approfondire meglio le diverse tematiche che avvolgono questo habitat e di poter realizzare un progetto inerente. Uomo-sport-natura sono tre dimensione che coesistono in una sola, la sostenibilità. In questa tesi vengono esposti diversi aspetti, tra cui la condizione ambientale odierna, gli sport acquatici analizzando la storia, la cultura, gli elementi tecnici e le diverse discipline, principalmente lo Stand Up Paddle “SUP” ed infine facendo un focus sui metodi e le tecnologie trasformative più utilizzate oggi. Il prodotto scaturito dall’argomento di tesi implementa al suo interno tutti questi elementi ponendo al centro il rispetto dell’ambiente, la circolarità e dando nuova vita a materiali di scarto, promuovendo e sensibilizzando l’utente verso comportamenti più etici. Inoltre, il progetto cerca di immettere sul mercato una nuova tipologia di prodotto che rispetta i criteri tecnico/funzionali del settore in cui si inserisce.

Smart Mirror: remote verification of an identity document holder

Nowadays, some activities, such as subscribing an insurance policy or opening a bank account, are possible by navigating through a web page or a downloadable application. Since the user is often “hidden” behind a monitor or a smartphone, it is necessary a solution able to guarantee about their identity. Companies are often requiring the submission of a “proof-of-identity”, which usually consists in a picture of an identity document of the user, together with a picture or a brief video of themselves. This work describes a system whose purpose is the automation of these kinds of verifications.

Proof of Location through a Blockchain Agnostic Smart Contract Language: Design and Evaluation over Algorand and Ethereum

Le applicazioni che offrono servizi sulla base della posizione degli utenti sono sempre più utilizzate, a partire dal navigatore fino ad arrivare ai sistemi di trasporto intelligenti (ITS) i quali permetteranno ai veicoli di comunicare tra loro. Alcune di questi servizi permettono perfino di ottenere qualche incentivo se l'utente visita o passa per determinate zone. Per esempio un negozio potrebbe offrire dei coupon alle persone che si trovano nei paraggi. Tuttavia, la posizione degli utenti è facilmente falsificabile, ed in quest'ultima tipologia di servizi, essi potrebbero ottenere gli incentivi in modo illecito, raggirando il sistema. Diviene quindi necessario implementare un'architettura in grado di impedire alle persone di falsificare la loro posizione. A tal fine, numerosi lavori sono stati proposti, i quali delegherebbero la realizzazione di "prove di luogo" a dei server centralizzati oppure collocherebbero degli access point in grado di rilasciare prove o certificati a quegli utenti che si trovano vicino. In questo lavoro di tesi abbiamo ideato un'architettura diversa da quelle dei lavori correlati, cercando di utilizzare le funzionalità offerte dalla tecnologia blockchain e dalla memorizzazione distribuita. In questo modo è stato possibile progettare una soluzione che fosse decentralizzata e trasparente, assicurando l'immutabilità dei dati mediante l'utilizzo della blockchain. Inoltre, verrà dettagliato un'idea di caso d'uso da realizzare utilizzando l'architettura da noi proposta, andando ad evidenziare i vantaggi che, potenzialmente, si potrebbero trarre da essa. Infine, abbiamo implementato parte del sistema in questione, misurando i tempi ed i costi richiesti dalle transazioni su alcune delle blockchain disponibili al giorno d'oggi, utilizzando le infrastrutture messe a disposizione da Ethereum, Polygon e Algorand.

Towards a Smart Campus Digital Twin: Promoting Awareness and Sustainability Through Wayfinding and Real-Time Environmental Data

The newly inaugurated Navile District of the University of Bologna is a complex created along the Navile canal, that now houses various teaching and research activities for the disciplines of Chemistry, Industrial Chemistry, Pharmacy, Biotechnology and Astronomy. A Building Information Modeling system (BIM) gives staff of the Navile campus several ways to monitor buildings in the complex throughout their life cycle, one of which is the ability to access real-time environmental data such as room temperature, humidity, air composition, and more, thereby simplifying operations like finding faults and optimizing environmental resource usage. But smart features at Navile are not only available to the staff: AlmaMap Navile is a web application, whose development is documented in this thesis, that powers the public touch kiosks available throughout the campus, offering maps of the district and indications on how to reach buildings and spaces. Even if these two systems, BIM and AlmaMap, don't seem to have many similarities, they share the common intent of promoting awareness for informed decision making in the campus, and they do it while relying on web standards for communication. This opens up interesting possibilities, and is the idea behind AlmaMap Navile 2.0, an app that interfaces with the BIM system and combines real-time sensor data with a comfort calculation algorithm, giving users the ability not just to ask for directions to a space, but also to see its comfort level in advance and, should they want to, check environmental measurements coming from each sensor in a granular manner. The end result is a first step towards building a smart campus Digital Twin, that can support all the people who are part of the campus life in their daily activities, improving their efficiency and satisfaction, giving them the ability to make informed decisions, and promoting awareness and sustainability.

Onecook: una smart cooking station per le nuove esigenze abitative di persone singole.

Il concept alla base di Onecook è stato ispirato dalle esigenze dei giovani adulti che vivono da soli in piccole case. Infatti, molte persone in questa fascia di età hanno appena iniziato a vivere da sole e spesso hanno uno spazio limitato in cucina. Il mio obiettivo era creare un set che includesse tutti gli elementi essenziali, per cucinare in modo più efficiente risparmiando anche energia, con un design compatto e salvaspazio. Per raggiungere questo obiettivo, ho progettato una piastra ad induzione con un’area di riscaldamento flessibile, affinché potesse permettere l’utilizzo simultaneo di pentole e padelle di diverse dimensioni. Grazie a questa flessibilità, la piastra si scalda solamente nell’area utilizzata, aumentando, quindi, l’efficienza energetica e contribuendo a ridurre il consumo energetico complessivo. Inoltre, è stata progettata una cappa di aspirazione filtrante portatile, che può essere facilmente spostata e riposta quando non viene utilizzata. Onecook include anche una varietà di altri strumenti essenziali come un coltello, un tagliere, un mestolo e una spatola. Una delle caratteristiche uniche di questo set è che le padelle e le pentole sono progettate per essere impilabili e modulari, massimizzando lo spazio di archiviazione e facilitando la ricerca della pentola o padella giusta per una ricetta particolare. Oltre alla funzionalità, ho considerato anche l’aspetto estetico del set e scelto colori e materiali moderni e senza tempo. Il prodotto finale è un set funzionale, poco ingombrante e visivamente gradevole. Nel complesso, Onecook è progettato per soddisfare le esigenze dei giovani adulti che cercano un modo compatto ed efficiente per cucinare per loro stessi. Credo che questo set li aiuterà a creare pasti deliziosi e salutari nelle loro piccole case.

Adaptação e validação da escla ASKAS - Aging Sexual Knowledge and Attitudes Scale em idosos brasileiros

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física