Aggregate Programming in Scala: a Core Library and Actor-Based Platform for Distributed Computational Fields

La programmazione aggregata è un paradigma che supporta la programmazione di sistemi di dispositivi, adattativi ed eventualmente a larga scala, nel loro insieme -- come aggregati. L'approccio prevalente in questo contesto è basato sul field calculus, un calcolo formale che consente di definire programmi aggregati attraverso la composizione funzionale di campi computazionali, creando i presupposti per la specifica di pattern di auto-organizzazione robusti. La programmazione aggregata è attualmente supportata, in modo più o meno parziale e principalmente per la simulazione, da DSL dedicati (cf., Protelis), ma non esistono framework per linguaggi mainstream finalizzati allo sviluppo di applicazioni. Eppure, un simile supporto sarebbe auspicabile per ridurre tempi e sforzi d'adozione e per semplificare l'accesso al paradigma nella costruzione di sistemi reali, nonché per favorire la ricerca stessa nel campo. Il presente lavoro consiste nello sviluppo, a partire da un prototipo della semantica operazionale del field calculus, di un framework per la programmazione aggregata in Scala. La scelta di Scala come linguaggio host nasce da motivi tecnici e pratici. Scala è un linguaggio moderno, interoperabile con Java, che ben integra i paradigmi ad oggetti e funzionale, ha un sistema di tipi espressivo, e fornisce funzionalità avanzate per lo sviluppo di librerie e DSL. Inoltre, la possibilità di appoggiarsi, su Scala, ad un framework ad attori solido come Akka, costituisce un altro fattore trainante, data la necessità di colmare l'abstraction gap inerente allo sviluppo di un middleware distribuito. Nell'elaborato di tesi si presenta un framework che raggiunge il triplice obiettivo: la costruzione di una libreria Scala che realizza la semantica del field calculus in modo corretto e completo, la realizzazione di una piattaforma distribuita Akka-based su cui sviluppare applicazioni, e l'esposizione di un'API generale e flessibile in grado di supportare diversi scenari.

FS.js, una libreria file system per Node.js e HTML5

La tesi illustra le funzionalita e l'architettura di Node.js elencando e analizzando le caratteristiche che lo rendono un framework vincente nella sfida che il web attuale pone. La tesi comprende l'analisi e la descrizione del lavoro svolto per creare una libreria HTTP/ File system, integrata nel sistema di sviluppo cloud proprietario: Instant Developer , funzionante sia su Node.JS che sui browser che supportano appieno le nuove API File system di HTML 5. Particolare attenzione viene riservata per la descrizione della struttura della libreria, pensata per permettere all'utente dell'IDE di utilizzarla indifferentemente su server/browser senza preoccuparsi di chiamare metodi diversi. Fs.js permette di operare con file/cartelle, richieste HTTP in modo semplificato rispetto alle API Ufficiali dei rispettivi ambienti.

Web app per la gestione della propria auto elettrica

In questa tesi viene analizzato il concetto di mobilità elettrica e viene proposta un’applicazione per la gestione della propria auto elettrica. L'applicazione in questione si pone come scopo l’agevolazione delle interazioni dell’utente con l’auto a distanza. Analizzando le caratteristiche principali dell’auto elettrica, ne vengono delineati i benefici e le limitazioni dell’autonomia, per la quale si suggerisce soluzione tramite regole da adottare alla guida. Attraverso la comparazione con le tipologie di applicazioni esistenti per la mobilità si decide che genere di approccio adottare nella realizzazione della nostra applicazione. Seguono la descrizione delle tecnologie di sviluppo del progetto sotto forma di applicazione ibrida, tra le quali ci si sofferma sull'utilizzo di linguaggi di markup, fogli di stile e JavaScript lato client. Di quest’ultimo ne vengono elencate le API utilizzate, in particolare Google Maps e Google Charts. Successivamente si introduce il concetto di simulazione server ed i metodi e le tecniche adottate per renderlo effettivo. Infine vengono spiegate le scelte implementative nonché i metodi e le decisioni presi in ambito di sviluppo per realizzare al meglio l’applicazione, fornendo una presentazione dettagliata delle sue funzionalità.

Progettazione ed implementazione di un sistema di navigazione in realtà aumentata per motocicli

Questa tesi ha l'obiettivo di mostrare i fondamenti per lo sviluppo di un sistema di navigazione per caschi motociclistici in realtà aumentata. L'applicazione implementata sfrutta i concetti principali di realtà aumentata sensor based, cioè basata su geo-localizzazione, al fine di fornire i dati di interesse all'interno del campo visivo del guidatore. Lo scopo del progetto è di realizzare un sistema in grado di interagire con l'utente attraverso i suoi movimenti, e rendere fruibili le informazioni riguardanti la navigazione all'interno di un casco. Non sono pochi i vantaggi che questi strumenti potrebbero introdurre nella guida veicolare, anche in ambito di sicurezza stradale. Infatti, in questo modo, l'utilizzatore del casco non sarà più costretto a distrarsi dalla guida per consultare le informazioni del percorso da seguire, ma avrà la possibilità di vederle proiettate direttamente all'interno del suo campo visivo. Tutte le informazioni che oggi siamo abituati a ricevere da un comune navigatore satellitare (o dal nostro smartphone), saranno disponibili nella visione reale del mondo che ci circonda in modo rapido e intuitivo. Si è scelto di utilizzare Android come sistema operativo per lo sviluppo del sistema, utilizzando la libreria droidAR per la realtà aumentata.

Esecuzione immediata di frammenti di codice sorgente C# tramite l’utilizzo della .NET Compiler Platform

.NET Compiler Platform è un compilatore per i linguaggi C# e Visual Basic realizzato da Microsoft. L’innovazione apportata da tale strumento è l’introduzione di API che permettono di accedere al compilatore; in particolare, è possibile accedere alle strutture dati utilizzate al suo interno, quali simboli o AST, e controllare e/o modificare il processo di compilazione. Una parte di questo progetto, chiamato anche progetto Roslyn, è focalizzata sull’introduzione dello scripting per il linguaggio C#. In questa trattazione si è interessati a sperimentare le possibilità offerte da tale strumento nel campo dell’esecuzione dinamica di frammenti di codice. Gli obiettivi imposti si collocano nell’ambito della re-ingegnerizzazione e dello sviluppo di software. Tali obiettivi sono la re-implementazione dei filtri di selezione contenuti nel framework Phoenix, utilizzando le API di Roslyn per migliorarne le prestazioni, e la progettazione di un componente che realizzi una console per lo scripting C# dotata della possibilità di riferire dinamicamente librerie. Le API di compilazione si rivelano essere non propriamente adatte all’esecuzione immediata di frammenti di codice, nonostante ciò, è possibile, appoggiandosi alla reflection, utilizzarle per giungere a questo risultato. Lo scripting, invece, si rivela uno strumento dalle grandi potenzialità nel suddetto ambito.

Strategie di offerta di servizi streaming in Internet: Studio di caso "Amazon-Twitch"

Internet è la rete globale a cui si può avere accesso in modo estremamente facile, consentendo praticamente a chiunque di inserire i propri contenuti in tempi rapidi, a costi quasi nulli e senza limitazioni geografiche. Il progresso tecnologico e la maggiore disponibilità della banda larga, uniti alle nuove modalità di fruizione ed ai nuovi format, hanno portato ben il 70% degli web users a vedere video online regolarmente. La popolarità dei servizi di streaming video è cresciuta rapidamente, tanto da registrare dei dati di traffico impressionanti negli ultimi due anni. Il campo applicativo della tesi è Twitch, il più celebre servizio di streaming che è riuscito ad imporsi come quarto sito negli Stati Uniti per traffico Internet: un dato sorprendente se pensiamo che si occupa solo di videogiochi. Il fenomeno Twitch è destinato a durare, lo dimostrano i 970 milioni di dollari investiti da Amazon nel 2014 per acquistare la piattaforma, diventata così una sussidiaria di Amazon. L'obiettivo della tesi è stato lo studio di mercato della piattaforma, attraverso il recupero e l'analisi delle informazioni reperibili in letteratura, nonché attraverso estrapolazione di dati originari mediante le API del sito. Si è proceduto all’analisi delle caratteristiche del mercato servito, in termini di segmentazione effettiva, rivolta alla messa in evidenza della possibile dipendenza dai comportamenti dei player, con particolare attenzione alla possibile vulnerabilità.

Comportamenti di fruizione su piattaforme streaming: il caso Twitch

Internet e il Web rappresentano una risorsa informativa immensa, utilizzabile anche per compiere indagini di mercato, soprattutto a fronte di nuovi fenomeni di consumo. Un caso emergente è rappresentato dai servizi di video streaming. La piattaforma presa in considerazione dal mio studio di analisi è Twitch, leader nel segmento di mercato dei video-giochi. Attraverso di essa milioni di follower seguono in tempo reali i comportamenti di gioco di migliaia di player, fra i quali i principali campioni mondiali di e-sports. La tesi ha esaminato, attraverso lo studio di fonti di letteratura e di mercato, le principali caratteristiche di relazione degli utenti. Su tale base è stato definito un campione attraverso uso delle API del sito, oggetto di studio finalizzato alla comprensione dei comportamenti di scelta da parte dei follower. Fra i vari esiti, emerge confermata la presenza e tutti i livelli di analisi della distribuzione power-law, tipica anche di Internet nel suoi complesso.

Analisi di una piattaforma di sviluppo per BPMN: Activiti

Si tratta di un'analisi della piattaforma di sviluppo per BPMN Activiti. Viene prima spiegata la notazione del Business Process Modeling e poi viene descritto il funzionamento e la struttura di Activiti. Infine viene spiegato come usare le API fornite insieme al motore.

Progettazione e sviluppo di una SDK in swift 2.1 per la piattaforma "Marketcloud"

Lo scopo di questa tesi di laurea è di presentare e documentare i risultati della tesi svolta in contesto aziendale presso la start-up "Marketcloud". L’obiettivo è stato quello di progettare, sviluppare e documentare una SDK REST in linguaggio Swift 2.1 per interfacciare eventuali future applicazioni iOS con le API Marketcloud. Viene fornita una panoramica sulla start-up in questione, sul linguaggio Swift, sulle motivazioni dietro lo sviluppo dell’SDK e sulle varie fasi di progettazione e sviluppo di quest’ultima. Tutto il lavoro in questione è documentato e reperibile sul repository Github di riferimento all'indirizzo https://github.com/Marketcloud/marketcloud-swift-sdk.

LC-MS/MS screening method for designer amphetamines, tryptamines, and piperazines in serum

Since the late 1990s and early 2000s, derivatives of well-known designer drugs as well as new psychoactive compounds have been sold on the illicit drug market and have led to intoxications and fatalities. The LC-MS/MS screening method presented covers 31 new designer drugs as well as cathinone, methcathinone, phencyclidine, and ketamine which were included to complete the screening spectrum. All but the last two are modified molecular structures of amphetamine, tryptamine, or piperazine. Among the amphetamine derivatives are cathinone, methcathinone, 3,4-DMA, 2,5-DMA, DOB, DOET, DOM, ethylamphetamine, MDDMA, 4-MTA, PMA, PMMA, 3,4,5-TMA, TMA-6 and members of the 2C group: 2C-B, 2C-D, 2C-H, 2C-I, 2C-P, 2C-T-2, 2C-T-4, and 2C-T-7. AMT, DPT, DiPT, MiPT, DMT, and 5MeO-DMT are contained in the tryptamine group, BZP, MDBP, TFMPP, mCPP, and MeOPP in the piperazine group. Using an Applied Biosystems LC-MS/MS API 365 TurboIonSpray it is possible to identify all 35 substances. After addition of internal standards and mixed-mode solid-phase extraction the analytes are separated using a Synergi Polar RP column and gradient elution with 1 mM ammonium formate and methanol/0.1% formic acid as mobile phases A and B. Data acquisition is performed in MRM mode with positive electro spray ionization. The assay is selective for all tested substances. Limits of detection were determined by analyzing S/N-ratios and are between 1.0 and 5.0 ng/mL. Matrix effects lie between 65% and 118%, extraction efficiencies range from 72% to 90%.

Validation of the Asthma Predictive Index and comparison with simpler clinical prediction rules

Background The loose and stringent Asthma Predictive Indices (API), developed in Tucson, are popular rules to predict asthma in preschool children. To be clinically useful, they require validation in different settings. Objective To assess the predictive performance of the API in an independent population and compare it with simpler rules based only on preschool wheeze. Methods We studied 1954 children of the population-based Leicester Respiratory Cohort, followed up from age 1 to 10 years. The API and frequency of wheeze were assessed at age 3 years, and we determined their association with asthma at ages 7 and 10 years by using logistic regression. We computed test characteristics and measures of predictive performance to validate the API and compare it with simpler rules. Results The ability of the API to predict asthma in Leicester was comparable to Tucson: for the loose API, odds ratios for asthma at age 7 years were 5.2 in Leicester (5.5 in Tucson), and positive predictive values were 26% (26%). For the stringent API, these values were 8.2 (9.8) and 40% (48%). For the simpler rule early wheeze, corresponding values were 5.4 and 21%; for early frequent wheeze, 6.7 and 36%. The discriminative ability of all prediction rules was moderate (c statistic ≤ 0.7) and overall predictive performance low (scaled Brier score < 20%). Conclusion Predictive performance of the API in Leicester, although comparable to the original study, was modest and similar to prediction based only on preschool wheeze. This highlights the need for better prediction rules.

The transcription factor encyclopedia

Here we present the Transcription Factor Encyclopedia (TFe), a new web-based compendium of mini review articles on transcription factors (TFs) that is founded on the principles of open access and collaboration. Our consortium of over 100 researchers has collectively contributed over 130 mini review articles on pertinent human, mouse and rat TFs. Notable features of the TFe website include a high-quality PDF generator and web API for programmatic data retrieval. TFe aims to rapidly educate scientists about the TFs they encounter through the delivery of succinct summaries written and vetted by experts in the field.

Streptococcus spp. and related bacteria: Their identification and their pathogenic potential for chronic mastitis - A molecular approach

Streptococcus spp. and related bacteria form a large group of organisms which are associated with bovine intramammary Infections (IMI). Some of them are the well-known mastitis pathogens Streptococcus uberis and Streptococcus agalactiae. In addition, there are a considerable number of these gram-positive, catalase-negative cocci (PNC) with unclear mastitic pathogenicity such as Aerococcus viridans which make the conventional diagnostics of PNC difficult. One diagnostic, API 20 Strep (API, Biomerieux) is recommended which, as a phenotypic assay, involves a series of miniaturized biochemical tests. Recently, preference is given to genotypic identification methods. In particular, sequencing of the 16S rRNA gene allows highly reproducible and accurate identification of bacteria and permits discovery of novel, clinically relevant bacteria. As a consequence, the aim of the present study was to compare identification of IMI-associated PNC by the API method as well as by sequencing of their 16S rRNA gene (16S). Furthermore, the correlation of these bacteria to bovine chronic mastitis and their phylogeny was investigated. 102 PNC isolated from single quarter milk samples were identified by API and 16S sequencing. Considering Streptococcus uberis, Streptococcus dysgalactiae subsp. dysgalactiae and Streptococcus agalactiae, both methods generated fully concordant results. In contrast, a very high disconcordance was observed for most of the other PNC, in particular Enterococcus spp., Aerococcus viridans and the viridans streptococci were shown as apathogenic. Lactococcus garvieae was found to be an opportunistic pathogen causing IMI during late lactation. In addition, PNC isolated from milk were frequently observed together with other bacteria, in particular with Staphylococcus spp. In these cases, the levels of somatic cell counts (SCC) were determined by the specific PNC present in the sample. Considering PNC phylogeny based on 16S sequencing, 3 major clusters were observed. They included all the common mastitis pathogens (cluster I), the Lactococcus spp., Enterococcus spp. and Aerococcus spp. (cluster II) and all the viridans streptococci (cluster III).

INTEGRATION D’UN OBSERVATOIRE URBAIN SUR GOOGLE MAPS : Cas des infrastructures de la santé de la ville de Douala Cameroun

The spectacular advances computer science applied to geographic information systems (GIS) in recent times has favored the emergence of several technological solutions. These developments have given rise to enormous opportunities for digital management of the territory. Among the technological solutions, the most famous Google Maps offers free online mapping dynamic exhaustive of the Maps. In addition to meet the enormous needs of urban indicators geotagged information, we did work on this project “Integration of an urban observatory on Google Maps.” The problem of geolocation in the urban observatory is particularly relevant in the sense that there is currently no data (descriptive and geographical) reliable on the urban sector; we must stick to extrapolate from data old and obsolete. This helps to curb the effectiveness of urban management to make difficult investment programming and to prevent the acquisition of knowledge to make cities engines of growth. The use of a geolocation tool coupled to the data would allow better monitoring of indicators Our project's objective is to develop an interactive map server (WebMapping) which map layer is formed from the resources of the Google Maps servers and match information from the field to produce maps of urban equipment and infrastructure of a city data to the client's request To achieve this goal, we will participate in a study of a GPS location of strategic sites in our core sector (health facilities), on the other hand, using information from the field, we will build a postgresql database that will link the information from the field to map from Google Maps via KML scripts and PHP appropriate. We will limit ourselves in our work to the city of Douala Cameroon with the sectors of health facilities with the possibility of extension to other areas and other cities. Keywords: Geographic Information System (GIS), Thematic Mapping, Web Mapping, data mining, Google API.

Enzyme engineering of aminotransferases for improved activity and thermostability

The production by biosynthesis of optically active amino acids and amines satisfies the pharmaceutical industry in its demand for chiral building blocks for the synthesis of various pharmaceuticals. Among several enzymatic methods that allow the synthesis of optically active aminoacids and amines, the use of minotransferase is a promising one due to its broad substrate specificity and no requirement for external cofactor regeneration. The synthesis of chiral compounds by aminotransferases can be done either by asymmetric synthesis starting from keto acids or ketones, and by kinetic resolution starting from racemic aminoacids or amines. The asymmetric synthesis of substituted (S)-aminotetralin, an active pharmaceutical ingredient (API), has shown to have two major factors that contribute to increasing the cost of production. These factors are the raw material cost of biocatalyst used to produce it and product loss during biocatalyst separation. To minimize the cost contribution of biocatalyst and to minimize the loss of product, two routes have been chosen in this research: 1. To engineer the aminotransferase biocatalyst to have greater specific activity, and 2. Improve the engineering of the process by immobilization of biocatalyst in calcium alginate and addition of cosolvents. An (S)-aminotransferase (Mutant CNB03-03) was immobilized, not as purified enzyme but as enzyme within spray dried cells, in calcium alginate beads and used to produce substituted (S)-aminotetralin at 50 °C and pH 7 in experiments where the immobilized biocatalyst was recycled. Initial rate of reaction for cycle 1 (6 hr duration) was determined to be 0.258 mM/min, for cycle 2 (20 hr duration) it decreased by ~50% compared to cycle 1, and for cycle 3 (20 hr duration) it decreased by ~90% compared to cycle 1 (immobilized preparation consisted of 50 mg of spray dried cells per gram of calcium alginate). Conversion to product for each cycle decreased as well, from 100% in cycle 1 (About 50 mM), 80% in cycle 2, and 30% after cycle 3. This mutant was determined to be deactivated at elevated temperatures during the reaction cycle and was not stable enough to allow multiple cycles in its immobilized form. A new mutant aminotransferase was isolated by applying error-prone polymerase chain reaction (PCR) on the gene coding for this enzyme and screening/selection: CNB04-01. This mutant showed a significant improvement in thermostability in comparison to CNB03-03. The new mutant was immobilized and tested under similar reaction conditions. Initial rate remained fairly constant (0.2 mM/min) over four cycles (each cycle with a duration of about 20 hours) with the mutant retaining almost 80% of initial rate in the fourth cycle. The final product concentrations after each cycle did not decrease during recycle experiments. Thermostability of CNB04-01 was much improved compared to CNB03-03. Under the same reaction conditions as stated above, the addition of co-solvents was studied in order to increase substituted tetralone solubility. Toluene and sodium dodecylsulfate (SDS) were used. SDS at 0.01% (w/v) allowed four recycles of the immobilized spray dried cells of CNB04-01, always reaching higher product concentration (80-85 mM) than the system with toluene at 3% (v/v) -70 mM-. The long term activity of immobilized CNB04-01 in a system with SDS 0.01% (w/v) at 50 °C, pH 7 was retained for three cycles (20 to 24 hours each one), reaching always final product concentration between 80-85 mM, but dropping precipitously in the fourth cycle to a final product concentration of 50 mM. Although significant improvement of immobilization on productivity and stability were observed using CNB04-01, another observation demonstrated the limitations of an immobilization strategy on reducing process costs. After analyzing the results of this experiment it was seen that a sudden drop occurred on final product concentration after the third recycle. This was due to product accumulation inside the immobilized preparation. In order to improve the economics of the process, research was focused on developing a free enzyme with an even higher activity, thus reducing raw material cost as well as improving biomass separation. A new enzyme was obtained (CNB05-01) using error-prone PCR and screening using as a template the gene derived from the previous improved enzyme. This mutant was determined to have 1.6 times the initial rate of CNB04-01 and had a higher temperature optimum (55°). This new enzyme would allow reducing enzyme loading in the reaction by five-fold compared to CNB03-03, when using it at concentration of one gram of spray dried cells per liter (completing the reaction after 20-24 hours). Also this mutant would allow reducing process time to 7-8 hours when used at a concentration of 5 grams of spray dried cells per liter compared to 24 hours for CNB03-03, assuming that the observations shown before are scalable. It could be possible to improve the economics of the process by either reducing enzyme concentration or reducing process time, since the production cost of the desired product is primarily a function of both enzyme concentration and process time.