Sviluppo di un algoritmo di calibrazione per analisi quantitative di immagini in microscopia a fluorescenza

Questo progetto di tesi ha come obiettivo lo sviluppo di un algoritmo per la correzione e la calibrazione delle immagini in microscopia a fluorescenza e della sua implementazione come programma. Infatti, senza tale calibrazione le immagini di microscopia a fluorescenza sarebbero intrinsecamente affette da molteplici tipi di distorsioni ottiche. Questo limita fortemente la possibilità di effettuare analisi quantitative del livello di fluorescenza osservato. Il difetto sul quale ci siamo soffermati è la disomogeneità di campo, ossia una non uniforme fluorescenza causata dalla forma irregolare del fascio di eccitazione. Per conseguire l'obiettivo da noi proposto è necessaria l'acquisizione, in parallelo al campione in esame, di immagini di calibrazione contenenti sfere nanometriche a fluorescenza nota. A partire da queste, tramite procedure di image processing da noi implementate, abbiamo stimato la funzione di correzione della fluorescenza, localmente per ogni punto dell'immagine. Per la creazione di tale algoritmo abbiamo ipotizzato una possibile distribuzione dell'intensità dovuta alla non omogeneità del fascio ed abbiamo quindi stimato i parametri tramite un'apposita procedura di maximum likelihood. Tale stima è stata eseguita tenendo conto di possibili effetti dovuti alla luminosità di background, alla sovrapposizione di più nanosfere e ad effetti di bordo nel corso dell'elaborazione. Questa procedura è stata ripetuta su quattro diverse immagini di calibrazione, per valutarne la consistenza e la validità. Inoltre, per poter verificare che il software di elaborazione abbia le desiderate proprietà di linearità tra segnale misurato ed intensità nota, ci siamo serviti di un'ulteriore immagine di calibrazione contenente una mistura di sfere nanometriche con intensità variabili su due ordini di grandezza. Il risultato di questo lavoro di tesi verrà incluso in un programma per la calibrazione delle immagini in fluorescenza acquisite al laboratorio di biofisica del Dipartimento di Fisica ed Astronomia di Bologna.

Analisi degli aggregati edilizi del centro storico di Lucera, finalizzata alla definizione di metodologie per la valutazione della vulnerabilita sismica dei centri storici

Analisi degli aggregati edilizi del centro storico della città di Lucera (FG), al fine di definire una classificazione della vulnerabilità sismica di tutto il centro.

Analisi FEM 3D d'interazione terreno-struttura: effetti dello scavo di una galleria sotto edifici in muratura

La presente tesi ha riguardato lo studio numerico con un modello 3D dell' interazione tra lo scavo di una galleria urbana e un edificio esistente in muratura, la Stazione di Ferrara Porta Reno (risalente ai primi del '900). A tale scopo è stato utilizzato il programma di calcolo agli elementi finiti Plaxis 3D. Nello studio numerico, per il terreno è stato adottato un modello costitutivo avanzato elasto-plastico con incrudimento isotropo, l’Hardening soil model with small strain stiffness, mentre per la muratura e stato utilizzato il criterio di Mohr-Coulomb. Inoltre, lo scavo della galleria è stato simulato con una procedura per passi, tenendo in conto i principali aspetti del processo. La subsidenza in superficie è stata controllata applicando una contrazione fittizia lungo lo scudo. E’ stata svolta un'analisi numerica in condizione di campo libero, ossia in assenza di strutture, al fine di valutare i movimenti del terreno indotti dal processo di scavo; successivamente sono state eseguite diverse analisi accoppiate, in condizioni di simmetria e con eccentricità della costruzione rispetto all'asse della galleria, per studiare il complesso fenomeno di interazione galleria-terreno-struttura. I risultati di tali analisi accoppiate sono stati utilizzati per effettuare una stima del livello di danno atteso per l'edificio. Le analisi numeriche condotte hanno messo in luce, confermando quanto già noto in letteratura, che la presenza di un edificio a piano campagna interagente con l’opera di scavo modifica la forma del profilo dei cedimenti relativa alle condizioni di campo libero. Tale modifica, che dipende dalle specifiche caratteristiche di rigidezza e peso della struttura presa in esame, generalmente si traduce in una riduzione del cedimento differenziale che può influenzare in modo significativo la stima del danno sull’edificio. Ciò è tanto più evidente, quanto maggiore è la perdita di volume indotta dallo scavo della galleria.

Valutazione di vulnerabilità sismica del complesso edilizio Baraccano a Bologna: Piccolo Teatro e ambienti annessi.

Il lavoro di tesi si propone di valutare il livello di sicurezza sismica di una parte del complesso edilizio e monumentale del Baraccano. Nella tesi sono illustrati tutti i passaggi per la valutazione della vulnerabilità, per la moderazione della struttura, nonché un'ampia sintesi dei risultati ottenuti

Analisi e applicazione dei processi di data mining al flusso informativo di sistemi real-time: Adattamento di un algoritmo di apprendimento automatico per la caratterizzazione e la ricerca di frequent patterns su macchine automatiche

La tesi da me svolta durante questi ultimi sei mesi è stata sviluppata presso i laboratori di ricerca di IMA S.p.a.. IMA (Industria Macchine Automatiche) è una azienda italiana che naque nel 1961 a Bologna ed oggi riveste il ruolo di leader mondiale nella produzione di macchine automatiche per il packaging di medicinali. Vorrei subito mettere in luce che in tale contesto applicativo l’utilizzo di algoritmi di data-mining risulta essere ostico a causa dei due ambienti in cui mi trovo. Il primo è quello delle macchine automatiche che operano con sistemi in tempo reale dato che non presentano a pieno le risorse di cui necessitano tali algoritmi. Il secondo è relativo alla produzione di farmaci in quanto vige una normativa internazionale molto restrittiva che impone il tracciamento di tutti gli eventi trascorsi durante l’impacchettamento ma che non permette la visione al mondo esterno di questi dati sensibili. Emerge immediatamente l’interesse nell’utilizzo di tali informazioni che potrebbero far affiorare degli eventi riconducibili a un problema della macchina o a un qualche tipo di errore al fine di migliorare l’efficacia e l’efficienza dei prodotti IMA. Lo sforzo maggiore per riuscire ad ideare una strategia applicativa è stata nella comprensione ed interpretazione dei messaggi relativi agli aspetti software. Essendo i dati molti, chiusi, e le macchine con scarse risorse per poter applicare a dovere gli algoritmi di data mining ho provveduto ad adottare diversi approcci in diversi contesti applicativi: • Sistema di identificazione automatica di errore al fine di aumentare di diminuire i tempi di correzione di essi. • Modifica di un algoritmo di letteratura per la caratterizzazione della macchina. La trattazione è così strutturata: • Capitolo 1: descrive la macchina automatica IMA Adapta della quale ci sono stati forniti i vari file di log. Essendo lei l’oggetto di analisi per questo lavoro verranno anche riportati quali sono i flussi di informazioni che essa genera. • Capitolo 2: verranno riportati degli screenshoot dei dati in mio possesso al fine di, tramite un’analisi esplorativa, interpretarli e produrre una formulazione di idee/proposte applicabili agli algoritmi di Machine Learning noti in letteratura. • Capitolo 3 (identificazione di errore): in questo capitolo vengono riportati i contesti applicativi da me progettati al fine di implementare una infrastruttura che possa soddisfare il requisito, titolo di questo capitolo. • Capitolo 4 (caratterizzazione della macchina): definirò l’algoritmo utilizzato, FP-Growth, e mostrerò le modifiche effettuate al fine di poterlo impiegare all’interno di macchine automatiche rispettando i limiti stringenti di: tempo di cpu, memoria, operazioni di I/O e soprattutto la non possibilità di aver a disposizione l’intero dataset ma solamente delle sottoporzioni. Inoltre verranno generati dei DataSet per il testing di dell’algoritmo FP-Growth modificato.

Analisi di conodonti al limite Devoniano/Carbonifero (sezione stratigrafica di Col du Puech de la Suque Est, Montagne Noire, Francia)

Sono stati analizzati alcuni campioni provenienti dalla sezione stratigrafica di Col du Puech de la Suque (Montagne Noire, Francia Meridionale), raccolti in un intervallo comprendente il limite Devoniano/Carbonifero allo scopo di individuare il limite stesso in base alla identificazione e attribuzione biostratigrafica dei conodonti rinvenuti. Sono stati discussi i problemi che caratterizzano la definizione del limite e si è fornita una possibile soluzione.

Valutazione numerica dei danni prodotti dal sisma su un edificio esistente in muratura

Lo scopo principale di questa tesi è la valutazione del comportamento globale e dei danni subiti da un edificio in muratura esistente utilizzando un recente programma di calcolo sviluppato appositamente per lo studio in campo non lineare delle strutture in muratura, attraverso una modellazione a telaio equivalente con macroelementi; direttamente connesso a quest’aspetto vi è la valutazione della vulnerabilità sismica dell’edificio stesso, mediante i coefficienti o parametri definiti per i diversi stati limite considerati.

Valutazione semplificata del rischio sismico su edifici in muratura secondo il DPCM 09/02/2011: caso di studio di Palazzo del Parlamento detto "FARNESE"

Obiettivo della tesi è la valutazione semplificata della vulnerabilità sismica di Palazzo del Parlamento detto "Farnese", sede del municipio di Campli in provincia di Teramo. Il palazza venne costruito a partire dal XIII sec., presenta una struttura in muratura mista e risulta vincolato ai sensi della normativa di tutela deo Beni Culturali. Per valutare la vulnerabilità è stata condotta un'analisi LV1,mediante l'ausilio di fogli Excel, che ha permesso di ottenere gli indici di sicurezza. A seguito dell'analisi relativa allo stato di fatto sono state avanzate delle ipotesi di intervento e valutati gli indici relativi agli stati di progetto.

Metodo speditivo per la valutazione della vulnerabilita' sismica degli aggregati edilizi del centro storico di Castefranco Emilia: approfondimento dell'analisi e verifica sistematica degli aggregati 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16

Analisi della vulnerabilità sismica degli aggregati edilizi del centro storico di Castelfranco Emilia, contraddistinti dal numero 5,6,7,8,13,14,15,16. Utilizzo del metodo di analisi speditivo ed analitico, con due modalità distinte di calcolo degli indici. Analisi della vulnerabilità delle vie del centro storico di Castelfranco Emilia, in particolare Corso Martiri, Via ripa Superiore e Inferiore, Via Zanasi-P.zza Garibaldi, Via Bertelli, Via Picciolio-Fasani, Via Zanolini-Del Bagno, via Dalla Vacca-Morandi. Definizione dell'indice di vulnerabilità viaria. Classifica di vulnerabilità degli aggregati e delle vie.

La "casa degli Inquilini" a Sala Bolognese: analisi dello stato di fatto e ipotesi di intervento

Nel presente elaborato si è descritto, dal punto di vista delle modalità realizzative e dei materiali costruttivi, la "casa degli inquilini", edificio di Sala Bolognese oggetto di forti danneggiamenti in seguito all'azione sismica del febbraio 2012. Sono state descritte e analizzate le molteplici lesioni riportate dalla struttura cercando di ipotizzane le cause e si sono proposti alcuni interventi di ripristino e consolidamento da attuare per migliorare le prestazioni della costruzione e favorire una rigidezza e stabilità adeguate.

Recupero e conservazione della sede della ex direzione regionale dell'Agenzia del Territorio di Bologna. Analisi tipologico-costruttiva, miglioramento sismico e rifunzionalizzazione

L'oggetto di questa tesi di Laurea è lo studio di una porzione dell'aggregato dell'ex Convento di San Francesco, situato nel centro storico di Bologna. Lo studio è stato condotto a partire da una analisi storica dell'intero aggregato, per comprenderne le dinamiche costruttive e le evoluzioni nel tempo, e si è successivamente incentrato sulla porzione prospiciente la via S. Isaia, attuale sede degli uffici dell'Agenzia delle Entrate di Bologna, ex Agenzia del Territorio. Grazie al reperimento di documenti risalenti all'epoca della costruzione dell'edificio, è stato possibile svilupparne un'analisi tipologico - costruttiva, individuando i materiali utilizzati e le tecniche costruttive dell'epoca, verificando inoltre il rispetto delle Norme Tecniche Costruttive del 1936. Si è svolta quindi una analisi sismica preliminare attraverso il modello LV1, per verificare il livello di vulnerabilità globale dell'edificio. In seguito, sono state individuate le vulnerabilità dell'edificio e i cinematismi di collasso che potrebbero attivarsi, e si sono studiate possibili soluzioni per prevenirli. In fase progettuale, si sono svolte tre differenti ipotesi di intervento: due più conservative, che prevedono il consolidamento della copertura esistente, considerando le ipotesi di presenza o assenza del cordolo, e una più invasiva, comportante il rifacimento dell'intera copertura dell'edificio. Contestualmente all'ultima ipotesi, è stato realizzato un progetto architettonico di rifunzionalizzazione relativo al terzo piano dell'edificio, tenendo conto delle esigenze di nuovi spazi da adibire ad uso ufficio e di luoghi di riunione. Si è dunque studiata la possibilità di intervento anche dal punto di vista della prevenzione incendi.

Recupero e conservazione del secondo chiostro dell'ex convento di San Francesco a Bologna. Analisi delle fasi costruttive, interventi di miglioramento sismico e di riqualificazione.

L’obiettivo principale della presente tesi è quello di realizzare un progetto di miglioramento sismico per la porzione del secondo chiostro dell’ ex convento di S. Francesco, a cui è stato affiancato un progetto architettonico di riqualificazione di alcune aree al momento non valorizzate e un progetto di prevenzione incendi. In seguito all’analisi dell’evoluzione storica è stata effettuata una caratterizzazione costruttiva degli elementi strutturali tramite rilievi e sono state quindi individuate le vulnerabilità strutturali che potrebbero portare, in caso di sisma, all’attivazione dei cinematismi di collasso. Si è poi svolta un’analisi del livello di sicurezza sismica secondo il livello di valutazione LV1, cioè un’analisi qualitativa secondo modelli semplificati, applicando il modello semplificato proposto dalle Linee Guida per la tipologia “Palazzi, ville e altre strutture con pareti di spina ed orizzontamenti intermedi”, che ha lo scopo di fornire come risultato un indice della sicurezza sismica dell’intero edificio. I risultati della valutazione globale sono affiancati dai risultati ottenuti tramite l’applicazione delle tabelle CINE, che esemplificano e sintetizzano gli aspetti significati dei cinematismi di collasso e permettono di effettuare delle verifiche locali. Sulla base dei risultati ottenuti, sono stati progettati diversi interventi strutturali, con lo scopo di migliorare la sicurezza sismica dell’edificio, concepiti con lo scopo di eliminare o limitare le vulnerabilità dell’edificio, con particolare attenzione ai temi della scatolarità dell’edificio e della presenza di connessioni tra strutture verticali e orizzontali. Per verificare l’efficacia di questi interventi sono state ripetute le verifiche del cinematismi locali tramite le tabelle CINE e i risultati sono stati positivi, in quanto l’accelerazione necessaria per l’attivazione dei cinematismi ora risulta essere uguale o superiore a quella caratteristica del sito.

Analisi del corpo franoso in località "Rudella" Chiampo tramite sismica passiva

Le tecniche di sismica passiva, possono rivelarsi un'ottimo strumento per migliorare l'analisi e la comprensione di svariati contesti geologici. Tramite il metodo H/V, è stato possibile restituire alcuni parametri ed elaborati grafici, riguardanti un caso di dissesto da frana localizzato nei pressi della borgata "Rudella",Chiampo (VI). Lo scopo proncipale di questo studio è quello di mappare, con buona precisione, il presunto piano di scollamento della frana, così da avere un quadro generale sullo sviluppo tridimensionale del dissesto.

Analisi di vulnerabilità sismica dell'Istituto IPSCT "Luigi Einaudi"

Analisi di vulnerabilità sismica dell'Istituto IPSCT "Luigi Einaudi" di Ferrara.

Implementazione e benchmarking dell'algoritmo QDANet PRO per l'analisi di big data genomici

Dato il recente avvento delle tecnologie NGS, in grado di sequenziare interi genomi umani in tempi e costi ridotti, la capacità di estrarre informazioni dai dati ha un ruolo fondamentale per lo sviluppo della ricerca. Attualmente i problemi computazionali connessi a tali analisi rientrano nel topic dei Big Data, con databases contenenti svariati tipi di dati sperimentali di dimensione sempre più ampia. Questo lavoro di tesi si occupa dell'implementazione e del benchmarking dell'algoritmo QDANet PRO, sviluppato dal gruppo di Biofisica dell'Università di Bologna: il metodo consente l'elaborazione di dati ad alta dimensionalità per l'estrazione di una Signature a bassa dimensionalità di features con un'elevata performance di classificazione, mediante una pipeline d'analisi che comprende algoritmi di dimensionality reduction. Il metodo è generalizzabile anche all'analisi di dati non biologici, ma caratterizzati comunque da un elevato volume e complessità, fattori tipici dei Big Data. L'algoritmo QDANet PRO, valutando la performance di tutte le possibili coppie di features, ne stima il potere discriminante utilizzando un Naive Bayes Quadratic Classifier per poi determinarne il ranking. Una volta selezionata una soglia di performance, viene costruito un network delle features, da cui vengono determinate le componenti connesse. Ogni sottografo viene analizzato separatamente e ridotto mediante metodi basati sulla teoria dei networks fino all'estrapolazione della Signature finale. Il metodo, già precedentemente testato su alcuni datasets disponibili al gruppo di ricerca con riscontri positivi, è stato messo a confronto con i risultati ottenuti su databases omici disponibili in letteratura, i quali costituiscono un riferimento nel settore, e con algoritmi già esistenti che svolgono simili compiti. Per la riduzione dei tempi computazionali l'algoritmo è stato implementato in linguaggio C++ su HPC, con la parallelizzazione mediante librerie OpenMP delle parti più critiche.