Essays in Industrial Organization and Information Technology

Chapter 1 studies how consumers’ switching costs affect the pricing and profits of firms competing in two-sided markets such as Apple and Google in the smartphone market. When two-sided markets are dynamic – rather than merely static – I show that switching costs lower the first-period price if network externalities are strong, which is in contrast to what has been found in one-sided markets. By contrast, switching costs soften price competition in the initial period if network externalities are weak and consumers are more patient than the platforms. Moreover, an increase in switching costs on one side decreases the first-period price on the other side. Chapter 2 examines firms’ incentives to invest in local and flexible resources when demand is uncertain and correlated. I find that market power of the monopolist providing flexible resources distorts investment incentives, while competition mitigates them. The extent of improvement depends critically on demand correlation and the cost of capacity: under social optimum and monopoly, if the flexible resource is cheap, the relationship between investment and correlation is positive, and if it is costly, the relationship becomes negative; under duopoly, the relationship is positive. The analysis also sheds light on some policy discussions in markets such as cloud computing. Chapter 3 develops a theory of sequential investments in cybersecurity. The regulator can use safety standards and liability rules to increase security. I show that the joint use of an optimal standard and a full liability rule leads to underinvestment ex ante and overinvestment ex post. Instead, switching to a partial liability rule can correct the inefficiencies. This suggests that to improve security, the regulator should encourage not only firms, but also consumers to invest in security.

Strumenti di gestione per infrastrutture IT

L'elaborato analizza gli strumenti utilizzati nella gestione di infrastrutture informatiche. In particolare: nel primo capitolo viene fatta una panoramica del Cloud Computing e relativi modelli infrastrutturali e di distribuzione. Nel secondo vengono analizzate le piattaforme di gestione di sistemi basati su architettura IaaS, quali OpenStack, OpenNebula ed Eucalyptus. Nel terzo capitolo vengono esaminati due dei Software Configuration Management maggiormente utilizzati: Puppet e Chef. Nel quarto ed ultimo capitolo viene descritto lo standard OCCI (Open Cloud Computing Interface).

Building Information Modeling: analisi e utilizzo

Dalla raffigurazione artistica fino alla modellazione digitale, passando per il disegno tecnico, la rappresentazione del progetto d’architettura ha conosciuto nel tempo evoluzioni significative che solo di recente hanno raggiunto l’apice nell’utilizzo di modelli cognitivi in grado di collezionare ed organizzare il patrimonio di informazioni che gravitano attorno all’intero processo edilizio. L’impiego sempre più diffuso dello strumento informatico, insieme al coordinamento delle specializzazioni nelle molte discipline coinvolte nel progetto, ha favorito negli ultimi anni l’adozione del Building Information Modeling un processo che permette di rivoluzionare il mondo delle costruzioni, coprendo molteplici aspetti del ciclo di vita per un manufatto edilizio. Questa Tesi intende presentare in maniera specifica le tappe che hanno consentito il formarsi del BIM. La migliore capacità di gestione, un linguaggio comune tra i progettisti, un’ottimizzazione di risorse e costi, unito ad un controllo convincente ed accurato delle fasi di lavoro, sono alcune delle potenzialità non ancora completamente espresse dal Building Information Modeling che è destinato a divenire una consapevolezza strategica nel bagaglio culturale del professionista contemporaneo.

Migrazione concorrente di macchine virtuali su piattaforme open source

Questa tesi si pone l’obiettivo di effettuare un’analisi aggiornata sulla recente evoluzione del Cloud Computing e dei nuovi modelli architetturali a sostegno della continua crescita di richiesta di risorse di computazione, di storage e di rete all'interno dei data center, per poi dedicarsi ad una fase sperimentale di migrazioni live singole e concorrenti di macchine virtuali, studiandone le prestazioni a livello di risorse applicative e di rete all’interno della piattaforma open source di virtualizzazione QEMU-KVM, oggi alla base di sistemi cloud-based come Openstack. Nel primo capitolo, viene effettuato uno studio dello stato dell’arte del Cloud Computing, dei suoi attuali limiti e delle prospettive offerte da un modello di Cloud Federation nel futuro immediato. Nel secondo capitolo vengono discusse nel dettaglio le tecniche di live migration, di recente riferimento per la comunità scientifica internazionale e le possibili ottimizzazioni in scenari inter e intra data center, con l’intento di definire la base teorica per lo studio approfondito dell’implementazione effettiva del processo di migrazione su piattaforma QEMU-KVM, che viene affrontato nel terzo capitolo. In particolare, in quest’ultimo sono descritti i principi architetturali e di funzionamento dell'hypervisor e viene definito il modello di progettazione e l’algoritmo alla base del processo di migrazione. Nel quarto capitolo, infine, si presenta il lavoro svolto, le scelte configurative e progettuali per la creazione di un ambiente di testbed adatto allo studio di sessioni di live migration concorrenti e vengono discussi i risultati delle misure di performance e del comportamento del sistema, tramite le sperimentazioni effettuate.

Applicazioni di tecnologie IoT e wearable alla domotica: un caso di studio

Oggigiorno milioni di persone fanno uso di Internet per gli utilizzi più disparati: dalla ricerca di informazioni sul Web al gioco online; dall'invio e ricezione di email all'uso di applicazioni social e tante altre attività. Mentre milioni di dispositivi ci offrono queste possibilità, un grande passo in avanti sta avvenendo in relazione all'uso di Internet come una piattaforma globale che permetta a oggetti di tutti i giorni di coordinarsi e comunicare tra di loro. È in quest'ottica che nasce Internet of Things, l'Internet delle cose, dove un piccolo oggetto come un braccialetto può avere un grande impatto nel campo medico per il monitoraggio da remoto di parametri vitali o per la localizzazione di pazienti e personale e l'effettuazione di diagnosi da remoto; dove un semplice sensore ad infrarosso può allertarci a distanza di una presenza non autorizzata all'interno della nostra abitazione; dove un'autovettura è in grado di leggere i dati dai sensori distribuiti sulla strada. Questa tesi vuole ripercorrere gli aspetti fondamentali di Internet of Things, dai sistemi embedded fino alla loro applicazione nella vita odierna, illustrando infine un progetto che mostra come alcune tecnologie IoT e wearable possano integrarsi nella domotica, come per esempio l'utilizzo di uno smartwatch, come Apple Watch, per il controllo dell'abitazione.

Internet of things e integrazione nel web: Web of things

Internet of Things (IoT): tre parole che sintetizzano al meglio come la tecnologia abbia pervaso quasi ogni ambito della nostra vita. In questa tesi andrò a esplorare le soluzioni hardware e soprattutto software che si celano dietro allo sviluppo di questa nuova frontiera tecnologica, dalla cui combinazione con il web nasce il Web of Things, ovvero una visione globale, accessibile da qualsiasi utente attraverso i comuni mezzi di navigazione, dei servizi che ogni singolo smart device può offrire. Sarà seguito un percorso bottom-up partendo dalla descrizione fisica dei device e delle tecnologie abilitanti alla comunicazione thing to thing ed i protocolli che instaurano fra i device le connessioni. Proseguendo per l’introduzione di concetti quali middleware e smart gateway, sarà illustrata l’integrazione nel web 2.0 di tali device menzionando durante il percorso quali saranno gli scenari applicativi e le prospettive di sviluppo auspicabili.

Design, implementation and performance evaluation of an anonymous distributed simulator

La simulazione è definita come la rappresentazione del comportamento di un sistema o di un processo per mezzo del funzionamento di un altro o, alternativamente, dall'etimologia del verbo “simulare”, come la riproduzione di qualcosa di fittizio, irreale, come se in realtà, lo fosse. La simulazione ci permette di modellare la realtà ed esplorare soluzioni differenti e valutare sistemi che non possono essere realizzati per varie ragioni e, inoltre, effettuare differenti valutazioni, dinamiche per quanto concerne la variabilità delle condizioni. I modelli di simulazione possono raggiungere un grado di espressività estremamente elevato, difficilmente un solo calcolatore potrà soddisfare in tempi accettabili i risultati attesi. Una possibile soluzione, viste le tendenze tecnologiche dei nostri giorni, è incrementare la capacità computazionale tramite un’architettura distribuita (sfruttando, ad esempio, le possibilità offerte dal cloud computing). Questa tesi si concentrerà su questo ambito, correlandolo ad un altro argomento che sta guadagnando, giorno dopo giorno, sempre più rilevanza: l’anonimato online. I recenti fatti di cronaca hanno dimostrato quanto una rete pubblica, intrinsecamente insicura come l’attuale Internet, non sia adatta a mantenere il rispetto di confidenzialità, integrità ed, in alcuni, disponibilità degli asset da noi utilizzati: nell’ambito della distribuzione di risorse computazionali interagenti tra loro, non possiamo ignorare i concreti e molteplici rischi; in alcuni sensibili contesti di simulazione (e.g., simulazione militare, ricerca scientifica, etc.) non possiamo permetterci la diffusione non controllata dei nostri dati o, ancor peggio, la possibilità di subire un attacco alla disponibilità delle risorse coinvolte. Essere anonimi implica un aspetto estremamente rilevante: essere meno attaccabili, in quanto non identificabili.

A robotic system to train activities of daily living in a virtual environment

In the past decade, several arm rehabilitation robots have been developed to assist neurological patients during therapy. Early devices were limited in their number of degrees of freedom and range of motion, whereas newer robots such as the ARMin robot can support the entire arm. Often, these devices are combined with virtual environments to integrate motivating game-like scenarios. Several studies have shown a positive effect of game-playing on therapy outcome by increasing motivation. In addition, we assume that practicing highly functional movements can further enhance therapy outcome by facilitating the transfer of motor abilities acquired in therapy to daily life. Therefore, we present a rehabilitation system that enables the training of activities of daily living (ADL) with the support of an assistive robot. Important ADL tasks have been identified and implemented in a virtual environment. A patient-cooperative control strategy with adaptable freedom in timing and space was developed to assist the patient during the task. The technical feasibility and usability of the system was evaluated with seven healthy subjects and three chronic stroke patients.

Seeing and identifying with a virtual body decreases pain perception

Pain and the conscious mind (or the self) are experienced in our body. Both are intimately linked to the subjective quality of conscious experience. Here, we used virtual reality technology and visuo-tactile conflicts in healthy subjects to test whether experimentally induced changes of bodily self-consciousness (self-location; self-identification) lead to changes in pain perception. We found that visuo-tactile stroking of a virtual body but not of a control object led to increased pressure pain thresholds and self-location. This increase was not modulated by the synchrony of stroking as predicted based on earlier work. This differed for self-identification where we found as predicted that synchrony of stroking increased self-identification with the virtual body (but not a control object), and positively correlated with an increase in pain thresholds. We discuss the functional mechanisms of self-identification, self-location, and the visual perception of human bodies with respect to pain perception.

Passive-Active Geometric Calibration for View-Dependent Projections onto Arbitrary Surfaces

In this paper we present a hybrid technique for correcting distortions that appear when projecting images onto geometrically complex, colored and textured surfaces. It analyzes the optical flow that results from perspective distortions during motions of the observer and tries to use this information for computing the correct image warping. If this fails due to an unreliable optical flow, an accurate -but slower and visiblestructured light projection is automatically triggered. Together with an appropriate radiometric compensation, view-dependent content can be projected onto arbitrary everyday surfaces. An implementation mainly on the GPU ensures fast frame rates.

Interactive Ray Tracing for Virtual TV Studio Applications

In the last years, the well known ray tracing algorithm gained new popularity with the introduction of interactive ray tracing methods. The high modularity and the ability to produce highly realistic images make ray tracing an attractive alternative to raster graphics hardware. Interactive ray tracing also proved its potential in the field of Mixed Reality rendering and provides novel methods for seamless integration of real and virtual content. Actor insertion methods, a subdomain of Mixed Reality and closely related to virtual television studio techniques, can use ray tracing for achieving high output quality in conjunction with appropriate visual cues like shadows and reflections at interactive frame rates. In this paper, we show how interactive ray tracing techniques can provide new ways of implementing virtual studio applications.

System Architecture of a Mixed Reality Framework

In this paper the software architecture of a framework which simplifies the development of applications in the area of Virtual and Augmented Reality is presented. It is based on VRML/X3D to enable rendering of audio-visual information. We extended our VRML rendering system by a device management system that is based on the concept of a data-flow graph. The aim of the system is to create Mixed Reality (MR) applications simply by plugging together small prefabricated software components, instead of compiling monolithic C++ applications. The flexibility and the advantages of the presented framework are explained on the basis of an exemplary implementation of a classic Augmented Realityapplication and its extension to a collaborative remote expert scenario.

MHP Oriented Interactive Augmented Reality System for Sports Broadcasting Environments

Television and movie images have been altered ever since it was technically possible. Nowadays embedding advertisements, or incorporating text and graphics in TV scenes, are common practice, but they can not be considered as integrated part of the scene. The introduction of new services for interactive augmented television is discussed in this paper. We analyse the main aspects related with the whole chain of augmented reality production. Interactivity is one of the most important added values of the digital television: This paper aims to break the model where all TV viewers receive the same final image. Thus, we introduce and discuss the new concept of interactive augmented television, i. e. real time composition of video and computer graphics - e.g. a real scene and freely selectable images or spatial rendered objects - edited and customized by the end user within the context of the user's set top box and TV receiver.

RFIDice - Augmenting Tabletop Dice with RFID

Augmented dice allow players of tabletop games to have the result of a roll be automatically recorded by a computer, e.g., for supporting strategy games. We have built a set of three augmented-dice-prototypes based on radio frequency identification (RFID) technology, which allows us to build robust, cheap, and small augmented dice. Using a corresponding readout infrastructure and a sample application, we have evaluated our approach and show its advantages over other dice augmentation methods discussed in the literature.

Multi-Contact Grasp Interaction for Virtual Environments

The grasping of virtual objects has been an active research field for several years. Solutions providing realistic grasping rely on special hardware or require time-consuming parameterizations. Therefore, we introduce a flexible grasping algorithm enabling grasping without computational complex physics. Objects can be grasped and manipulated with multiple fingers. In addition, multiple objects can be manipulated simultaneously with our approach. Through the usage of contact sensors the technique is easily configurable and versatile enough to be used in different scenarios.