Analisi del ventriloquismo temporale mediante rete neurale.

La percezione coerente del mondo esterno è basata sull'integrazione della grande varietà di input provenienti dalle differenti modalità sensoriali. Il processo di elaborazione delle diverse informazioni recepite, fin dalle prime fasi, è caratterizzato da meccanismi ancora in fase di studio, che, però, possono essere rilevati tramite l’utilizzo di modelli computazionali basati su una rete neurale specifica. In questa Tesi si è preso in considerazione il modello neurale elaborato per simulare gli aspetti spaziali e temporali di illusioni audiovisive, quali l’effetto ventriloquismo e la fission illusion, in modo da poter svolgere un’analisi computazionale del ventriloquismo temporale. Il principale effetto di questo fenomeno consiste nello spostamento dell’istante di occorrenza di uno stimolo visivo verso quello di un segnale acustico presentato in prossimità temporale. Il modello, basato principalmente sul fatto che i neuroni visivi e uditivi comunicano tramite sinapsi eccitatorie e che i campi recettivi spazio-temporali sono differenti per le due modalità sensoriali, è in grado di riprodurre i principali effetti dell’integrazione temporale tra gli stimoli, dando luogo all'effetto illusorio. Si è adattato il modello in modo da rilevare, quantificare e misurare l’estensione del ventriloquismo temporale per diverse disposizioni spaziali e temporali di presentazione degli stimoli. L’analisi è stata ripetuta variando i principali parametri, in modo da rilevare la sensibilità del modello e, quindi, fare valutazioni sui fattori particolarmente influenzanti il fenomeno, confrontando poi i risultati con i dati in letteratura.

Algoritmi Euristici per la Schedulazione degli Interventi nel Blocco Operatorio

Questa tesi riguarda il problema della schedulazione degli interventi nel blocco operatorio di un presidio ospedaliero, noto anche come Operating Theatre Planning & Scheduling. Il blocco operatorio è la struttura che eroga servizi a più alto impatto sui costi di un presidio ospedaliero ed è legato ad attività ad alto rischio. E' quindi fondamentale gestire in modo ottimale questa risorsa. In questa tesi, si considera come caso studio l'applicazione reale di un presidio ospedaliero dell'Emilia Romagna con un orizzonte temporale di una settimana, ovvero la cosiddetta programmazione operativa. L'obiettivo è quello di ottenere un utilizzo efficiente del blocco operatorio, garantendo al contempo la priorità agli interventi più urgenti. Data la complessità del problema, vengono proposti algoritmi euristici che permettano di ottenere buone soluzioni in tempi di calcolo ridotti. Studi precedenti hanno infatti evidenziato la difficoltà di trovare soluzioni ottime al problema, mediante l'utilizzo di solver commerciali per modelli di Programmazione Lineare Intera, senza introdurre ipotesi semplificative. Sono stati elaborati tre algoritmi euristici costruttivi di tipo multi-start che permettono di generare soluzioni ammissibili con diverse caratteristiche. Gli algoritmi si differenziano principalmente per le modalità con cui collocano gli interventi nel tempo disponibile delle risorse (induction room, operating room, recovery room), cercando di migliorarne l’utilizzazione e dando priorità ai pazienti più urgenti. Gli algoritmi sono stati implementati utilizzando il linguaggio JAVA e sono stati testati su istanze realistiche fornite dal presidio ospedaliero. I risultati hanno evidenziato un alto grado di utilizzazione delle sale operatorie, un fattore molto rilevante per una ottimale gestione del blocco operatorio. E' stata, infine, svolta un'analisi di sensitività alla variabilità delle durate.

Analisi delle problematiche ambientali dello stabilimento siderurgico ILVA e parziale valutazione dell’impatto delle sue emissioni in atmosfera attraverso il modello CALPUFF

Il presente lavoro di tesi riguarda lo studio di un modello di stima delle emissioni per la previsione della contaminazione ambientale in aria. Il lavoro è stato svolto all’interno del DICAM dell’Università di Bologna attraverso il supporto del relatore Giacomo Antonioni e dei correlatori Ada Saracino e Gigliola Spadoni. L’applicazione modellistica, attraverso l’uso del software CALPUFF, ha trattato le emissioni del camino E312 della sezione Agglomerazione dello stabilimento siderurgico ILVA di Taranto nell’anno 2015. Gli inquinanti simulati sono quelli per i quali lo SME fornisce il flusso di massa: SO2, NOx, PM. Le polveri sono state considerate completamente costituite da polveri PM10 e per esse si è calcolata la concentrazione al suolo e la deposizione. A partire dai risultati per le polveri, ipotizzando che siano in parte veicolati da esse, sono state valutate anche le concentrazioni e le deposizioni di Diossine. Della configurazione modellistica “ottimale” sono stati presentati: ▪ Per i macroinquinanti le medie annue di concentrazione al suolo, e quindi, la dispersione degli inquinanti. ▪ Per i microinquinanti i valori massimi di concentrazione annua e di deposizione ottenuti nell’area di studio. Nel caso in esame, lo studio è stato riferito alla rete deposimetrica di gestione ILVA (per mancanza di dati deposimetrici della rete di gestione ARPA). In particolare è stato preso in considerazione il deposimetro del quartiere Tamburi a fronte delle criticità rilevate nei mesi di Novembre 2014 e Febbraio 2015, tale per cui, visti gli elevatissimi valori di deposizione, vista la notevole importanza che i dati deposimetrici hanno rispetto al rischio sanitario per ingestione, è stata aperta un’indagine della procura che ha affidato l’analisi a ARPA PUGLIA congiunta con l’ISPRA (che ne ha mandato ministeriale) e la Regione Puglia. A fronte di tali episodi, il seguente studio ha voluto fornire un resoconto deposimetrico per l’anno 2015.

Applicazione della tecnica "incremental hole drilling" su materiali compositi

Durante la vita operativa di un aeromobile, gli elementi costitutivi possono essere soggetti a diverse tipologie di carichi. Questi carichi possono provocare la nascita e la propagazione di eventuali cricche, le quali una volta raggiunta una determinata dimensione possono portare alla rottura del componente stesso causando gravi incidenti. A tale proposito, la fatica costituisce uno dei fattori principali di rottura delle strutture aeronautiche. Lo studio e l’applicazione dei principi di fatica sugli aeroplani sono relativamente recenti, in quanto inizialmente gli aerei erano realizzati in tela e legno, un materiale che non soffre di fatica e assorbe le vibrazioni. I materiali aeronautici si sono evoluti nel tempo fino ad arrivare all’impiego dei materiali compositi per la costruzione degli aeromobili, nel 21. secolo. Il legame tra nascita/propagazione delle cricche e le tensioni residue ha portato allo sviluppo di numerose tecniche per la misurazione di queste ultime, con il fine di contrastare il fenomeno di rottura a fatica. Per la misurazione delle tensioni residue nei componenti metallici esistono diverse normative di riferimento, al contrario, per i materiali compositi, la normativa di riferimento è tuttora oggetto di studio. Lo scopo di questa tesi è quello di realizzare una ricerca e studiare dei metodi di riferimento per la misurazione delle tensioni residue nei laminati compositi, tramite l’approfondimento di una tecnica di misurazione delle tensioni residue, denominata Incremental Hole Drilling.

Analisi multi-obiettivo in ottica lean-green della reverse logistics dei veicoli a fine vita (ELV)

La gestione del fine vita dei prodotti è un argomento di interesse attuale per le aziende; sempre più spesso l’imprese non possono più esimersi dall’implementare un efficiente sistema di Reverse Logistics. Per rispondere efficacemente a queste nuove esigenze diventa fondamentale ampliare i tradizionali sistemi logistici verso tutte quelle attività svolte all’interno della Reverse Logitics. Una gestione efficace ed efficiente dell’intera supply chain è un aspetto di primaria importanza per un’azienda ed incide notevolmente sulla sua competitività; proprio per perseguire questo obiettivo, sempre più aziende promuovono politiche di gestione delle supply chain sia Lean che Green. L’obiettivo di questo lavoro, nato dalle esigenze descritte sopra, è quello di applicare un modello innovativo che consideri sia politiche di gestione Lean, che dualmente politiche Green, alla gestione di una supply chain del settore automotive, comprendente anche le attività di gestione dei veicoli fuori uso (ELV). Si è analizzato per prima cosa i principi base e gli strumenti utilizzati per l’applicazione della Lean Production e del Green supply chain management e in seguito si è analizzato le caratteristiche distintive della Reverse Logistics e in particolare delle reti che trattano i veicoli a fine vita. L’obiettivo finale dello studio è quello di elaborare e implementare, tramite l’utilizzo del software AMPL, un modello di ottimizzazione multi-obiettivo (MOP- Multi Objective Optimization) Lean e Green a una Reverse Supply Chain dei veicoli a fine vita. I risultati ottenuti evidenziano che è possibile raggiungere un ottimo compromesso tra le due logiche. E' stata effettuata anche una valutazione economica dei risultati ottenuti, che ha evidenziato come il trade-off scelto rappresenti anche uno degli scenari con minor costi.

Design and implementation of robust systems for secure malware detection

Malicious software (malware) have significantly increased in terms of number and effectiveness during the past years. Until 2006, such software were mostly used to disrupt network infrastructures or to show coders’ skills. Nowadays, malware constitute a very important source of economical profit, and are very difficult to detect. Thousands of novel variants are released every day, and modern obfuscation techniques are used to ensure that signature-based anti-malware systems are not able to detect such threats. This tendency has also appeared on mobile devices, with Android being the most targeted platform. To counteract this phenomenon, a lot of approaches have been developed by the scientific community that attempt to increase the resilience of anti-malware systems. Most of these approaches rely on machine learning, and have become very popular also in commercial applications. However, attackers are now knowledgeable about these systems, and have started preparing their countermeasures. This has lead to an arms race between attackers and developers. Novel systems are progressively built to tackle the attacks that get more and more sophisticated. For this reason, a necessity grows for the developers to anticipate the attackers’ moves. This means that defense systems should be built proactively, i.e., by introducing some security design principles in their development. The main goal of this work is showing that such proactive approach can be employed on a number of case studies. To do so, I adopted a global methodology that can be divided in two steps. First, understanding what are the vulnerabilities of current state-of-the-art systems (this anticipates the attacker’s moves). Then, developing novel systems that are robust to these attacks, or suggesting research guidelines with which current systems can be improved. This work presents two main case studies, concerning the detection of PDF and Android malware. The idea is showing that a proactive approach can be applied both on the X86 and mobile world. The contributions provided on this two case studies are multifolded. With respect to PDF files, I first develop novel attacks that can empirically and optimally evade current state-of-the-art detectors. Then, I propose possible solutions with which it is possible to increase the robustness of such detectors against known and novel attacks. With respect to the Android case study, I first show how current signature-based tools and academically developed systems are weak against empirical obfuscation attacks, which can be easily employed without particular knowledge of the targeted systems. Then, I examine a possible strategy to build a machine learning detector that is robust against both empirical obfuscation and optimal attacks. Finally, I will show how proactive approaches can be also employed to develop systems that are not aimed at detecting malware, such as mobile fingerprinting systems. In particular, I propose a methodology to build a powerful mobile fingerprinting system, and examine possible attacks with which users might be able to evade it, thus preserving their privacy. To provide the aforementioned contributions, I co-developed (with the cooperation of the researchers at PRALab and Ruhr-Universität Bochum) various systems: a library to perform optimal attacks against machine learning systems (AdversariaLib), a framework for automatically obfuscating Android applications, a system to the robust detection of Javascript malware inside PDF files (LuxOR), a robust machine learning system to the detection of Android malware, and a system to fingerprint mobile devices. I also contributed to develop Android PRAGuard, a dataset containing a lot of empirical obfuscation attacks against the Android platform. Finally, I entirely developed Slayer NEO, an evolution of a previous system to the detection of PDF malware. The results attained by using the aforementioned tools show that it is possible to proactively build systems that predict possible evasion attacks. This suggests that a proactive approach is crucial to build systems that provide concrete security against general and evasion attacks.

La revolución del cura Botero: Una disputa por las fuentes del derecho. Antioquia, 1835-1848.

En esta investigación se estudian los conflictos nacidos en la progresiva definición de las formas jurídicas y de saber que acompañaron el re-asentamiento de instituciones y grupos de poder después de la ruptura política con España. Este análisis se conduce mediante un estudio de caso, la historia de un sacerdote ilustrado que emprendió en 1835 una querella contra la enseñanza del materialismo y el ateísmo prevista en la reclasificación republicana de saberes. La Revolución del cura Botero se desarrolló en la Villa de la Candelaria y constituye un ejemplo histórico de un tipo de resistencia local a la derogación y suplantación de las viejas formas de producción jurídica y de ordenación social. El caso Botero sirve como pre-texto para estudiar una respuesta local a la iniciativa centralista de abrogación de una cultura material por la entrada en vigor de un modelo de ordenación formal de orientación legicéntrica y liberal, ilustra un tipo localizado de resistencia a la implantación del modelo republicano en Colombia. Mediante un caso y un exhaustivo ejercicio de reconstrucción documental se recrea un problema central de la cultura jurídica revolucionaria: la disputa por las fuentes del derecho, la verdad y el saber en el “tránsito” a la “modernidad jurídica”. En ella se propone un modo de hacer historia del derecho a partir de casos concretos, historia local y documentos no oficiales como forma de reivindicación pedagógica de los pequeños objetos, aquellos que ponen a prueba el funcionamiento real de mecanismos hegemónicos.

A motivação na valoração dos fatos e na aplicação do direito

A motivação das decisões judiciais representa uma das principais garantias da sociedade no Estado Democrático de Direito. O objetivo deste trabalho é o estudo da fundamentação das decisões judiciais, não apenas como requisito do mais importante ato processual, de interesse apenas das partes, mas, sim, e principalmente, como uma garantia constitucional, porque de interesse social. A motivação, na concepção social do processo, como instrumento de pacificação, pode ser considerada como meio de justificação na atividade judicial de apreciação dos fatos e do Direito. Na ampliação do seu significado, vista como garantia, a motivação torna-se instrumento de legitimação das decisões judiciais, como atos de poder, na medida em que obriga o julgador a exteriorizar os fundamentos e as razões que justificaram uma escolha, a de ter sido tomada uma determinada solução para a causa posta em julgamento. Sua importância prática é acentuada, uma vez que por meio dessa garantia torna-se possível às partes o conhecimento não apenas da forma, mas, sobretudo, do conteúdo que integra a decisão judicial, possibilitando valorar se o direito à prova e o argumento jurídico sobre a questão litigiosa foram respeitados e analisados. Daí se afirmar que a motivação é um importante instrumento de realização das demais garantias processuais e constitucionais. Além disso, a motivação funciona como instrumento de controle na atividade judicial de valoração dos fatos, mormente para assegurar às partes o direito a prova, e da valoração dos textos normativos, na medida em que reconhecido o papel criativo dos juízes.

Specification, execution and verification of interaction protocols: an approach based on computational logic

Interaction protocols establish how different computational entities can interact with each other. The interaction can be finalized to the exchange of data, as in 'communication protocols', or can be oriented to achieve some result, as in 'application protocols'. Moreover, with the increasing complexity of modern distributed systems, protocols are used also to control such a complexity, and to ensure that the system as a whole evolves with certain features. However, the extensive use of protocols has raised some issues, from the language for specifying them to the several verification aspects. Computational Logic provides models, languages and tools that can be effectively adopted to address such issues: its declarative nature can be exploited for a protocol specification language, while its operational counterpart can be used to reason upon such specifications. In this thesis we propose a proof-theoretic framework, called SCIFF, together with its extensions. SCIFF is based on Abductive Logic Programming, and provides a formal specification language with a clear declarative semantics (based on abduction). The operational counterpart is given by a proof procedure, that allows to reason upon the specifications and to test the conformance of given interactions w.r.t. a defined protocol. Moreover, by suitably adapting the SCIFF Framework, we propose solutions for addressing (1) the protocol properties verification (g-SCIFF Framework), and (2) the a-priori conformance verification of peers w.r.t. the given protocol (AlLoWS Framework). We introduce also an agent based architecture, the SCIFF Agent Platform, where the same protocol specification can be used to program and to ease the implementation task of the interacting peers.

Support infrastructures for multimedia services with guaranteed continuity and QoS

Advances in wireless networking and content delivery systems are enabling new challenging provisioning scenarios where a growing number of users access multimedia services, e.g., audio/video streaming, while moving among different points of attachment to the Internet, possibly with different connectivity technologies, e.g., Wi-Fi, Bluetooth, and cellular 3G. That calls for novel middlewares capable of dynamically personalizing service provisioning to the characteristics of client environments, in particular to discontinuities in wireless resource availability due to handoffs. This dissertation proposes a novel middleware solution, called MUM, that performs effective and context-aware handoff management to transparently avoid service interruptions during both horizontal and vertical handoffs. To achieve the goal, MUM exploits the full visibility of wireless connections available in client localities and their handoff implementations (handoff awareness), of service quality requirements and handoff-related quality degradations (QoS awareness), and of network topology and resources available in current/future localities (location awareness). The design and implementation of the all main MUM components along with extensive on the field trials of the realized middleware architecture confirmed the validity of the proposed full context-aware handoff management approach. In particular, the reported experimental results demonstrate that MUM can effectively maintain service continuity for a wide range of different multimedia services by exploiting handoff prediction mechanisms, adaptive buffering and pre-fetching techniques, and proactive re-addressing/re-binding.

Structural analysis of combinatorial optimization problem characteristics and their resolution using hybrid approaches

Many combinatorial problems coming from the real world may not have a clear and well defined structure, typically being dirtied by side constraints, or being composed of two or more sub-problems, usually not disjoint. Such problems are not suitable to be solved with pure approaches based on a single programming paradigm, because a paradigm that can effectively face a problem characteristic may behave inefficiently when facing other characteristics. In these cases, modelling the problem using different programming techniques, trying to ”take the best” from each technique, can produce solvers that largely dominate pure approaches. We demonstrate the effectiveness of hybridization and we discuss about different hybridization techniques by analyzing two classes of problems with particular structures, exploiting Constraint Programming and Integer Linear Programming solving tools and Algorithm Portfolios and Logic Based Benders Decomposition as integration and hybridization frameworks.

Dynamic services in mobile ad hoc networks

The increasing diffusion of wireless-enabled portable devices is pushing toward the design of novel service scenarios, promoting temporary and opportunistic interactions in infrastructure-less environments. Mobile Ad Hoc Networks (MANET) are the general model of these higly dynamic networks that can be specialized, depending on application cases, in more specific and refined models such as Vehicular Ad Hoc Networks and Wireless Sensor Networks. Two interesting deployment cases are of increasing relevance: resource diffusion among users equipped with portable devices, such as laptops, smart phones or PDAs in crowded areas (termed dense MANET) and dissemination/indexing of monitoring information collected in Vehicular Sensor Networks. The extreme dynamicity of these scenarios calls for novel distributed protocols and services facilitating application development. To this aim we have designed middleware solutions supporting these challenging tasks. REDMAN manages, retrieves, and disseminates replicas of software resources in dense MANET; it implements novel lightweight protocols to maintain a desired replication degree despite participants mobility, and efficiently perform resource retrieval. REDMAN exploits the high-density assumption to achieve scalability and limited network overhead. Sensed data gathering and distributed indexing in Vehicular Networks raise similar issues: we propose a specific middleware support, called MobEyes, exploiting node mobility to opportunistically diffuse data summaries among neighbor vehicles. MobEyes creates a low-cost opportunistic distributed index to query the distributed storage and to determine the location of needed information. Extensive validation and testing of REDMAN and MobEyes prove the effectiveness of our original solutions in limiting communication overhead while maintaining the required accuracy of replication degree and indexing completeness, and demonstrates the feasibility of the middleware approach.