A Case Based Methodology for Problem Solving aiming at Knee Osteoarthritis Detection

Knee osteoarthritis is the most common type of arthritis and a major cause of impaired mobility and disability for the ageing populations. Therefore, due to the increasing prevalence of the malady, it is expected that clinical and scientific practices had to be set in order to detect the problem in its early stages. Thus, this work will be focused on the improvement of methodologies for problem solving aiming at the development of Artificial Intelligence based decision support system to detect knee osteoarthritis. The framework is built on top of a Logic Programming approach to Knowledge Representation and Reasoning, complemented with a Case Based approach to computing that caters for the handling of incomplete, unknown, or even self-contradictory information.

Age Prediction through Pelvis X-Ray Images - A Case Based approach to Problem Solving

It is well known that the dimensions of the pelvic bones depend on the gender and vary with the age of the individual. Indeed, and as a matter of fact, this work will focus on the development of an intelligent decision support system to predict individual’s age based on pelvis’ dimensions criteria. On the one hand, some basic image processing technics were applied in order to extract the relevant features from pelvic X-rays. On the other hand, the computational framework presented here was built on top of a Logic Programming approach to knowledge representation and reasoning, that caters for the handling of incomplete, unknown, or even self-contradictory information, complemented with a Case Base approach to computing.

Gli ammortizzatori sociali in caso di disoccupazione involontaria: un confronto terminologico tra ordinamento italiano e tedesco.

Ziel der vorliegenden Masterarbeit sind der terminologische sowie inhaltliche Vergleich zwischen den von der italienischen und der deutschen Rechtsordnung vorgesehenen Leistungen bei Arbeitslosigkeit und die daraus hervorgehende Erstellung zweisprachlicher terminologischen Einträge zur Anreicherung der IATE-Datenbank. Die Arbeit ist an ein breites Publikum gerichtet, das RechtsübersetzerInnen, RechtsexpertInnen und DolmetscherInnen sowie auch Studierenden und Interessenten an Rechtsvergleichung umfasst. Die Arbeit ist in vier Kapitel gegliedert. Das erste besteht in einer Einführung in die Rechtssprache(n) und deren wesentliche Merkmale, mit besonderem Bezug auf das Problem der semantischen Äquivalenz; es wird außerdem ein Überblick über die Funktionen der Rechtstexte und die zurzeit verfügbaren Datenbanken der Rechtsterminologie gegeben. Im zweiten Kapitel wird der Fachbereich der Arbeit vorgestellt. Die italienischen und deutschen Sozialleistungen werden hier sowohl auf mikro- als auch auf makrokomparativer Ebene untersucht und es wird auf die jüngsten Arbeitsmarktpolitikreformen in beiden Ländern eingegangen. Das dritte und das vierte Kapitel sind dem praktischen Teil der Arbeit gewidmet. Es werden die einzelnen Schritte zur Erstellung der 216 Termini enthaltenden Datenbank geschildert – von der Zusammenstellung der Korpora aus autoritativen Quellen und der Extraktion der Termini, über die Erstellung der zweisprachigen Begriffssysteme bis hin zur Suche nach äquivalenten Begriffen bzw. Formulierung von Übersetzungsvorschlägen und zur Erarbeitung der terminologischen Einträge.

Ottimizzazione, Standardizzazione e Innovazione Tecnologica del ciclo produttivo mediante i principi del Lean Thinking

Obiettivo di questo elaborato è fornire alle aziende operanti sul mercato nella realtà industriale, una trattazione dei temi relativi alla standardizzazione e ottimizzazione dei processi di produzione, didatticamente semplice e fortemente orientata all’applicazione, centrata sui criteri di ricerca della massima efficienza tecnica ed economica del prodotto. La trattazione, corredata, ovunque possibile, di approcci quantitativi supportati da idonei strumenti matematici, vuole offrire per ogni tipo di azienda che operi sul mercato una traccia semplice e chiara in merito ad un tema estremamente attuale, relativo all'ottimizzazione e standardizzazione del processo produttivo, per salvaguardare il proprio vantaggio competitivo e aumentare la robustezza e capacità di far fronte a ogni tipo di minaccia esterna e/o interna potenzialmente verificabile in futuro. Infatti, il prodotto finale di tale attività di analisi, volta alla riduzione degli sprechi, mantenendo fisso il prezzo di vendita si tramuta quindi in un incremento dei margini di ricavo su ogni unità di vendita. Da ultimo, con la parte finale dell’elaborato è mia intenzione veicolare e far comprendere l’importanza e i vantaggi connessi all'introduzione ponderata dell’automazione anche all'interno di un contesto aziendale con lavorazioni altamente specifiche e variegate. È fondamentale per la sopravvivenza delle aziende nel contesto competitivo globale automatizzare le lavorazioni ripetitive a bassa creazione di valore aggiunto, realizzando in questo modo economie di scala. La manodopera specializzata deve essere razionalizzata e utilizzata esclusivamente per le lavorazioni complesse, distintive e rappresentative della grande competenza e affidabilità proprie dell’industria italiana.

Fibre naturali nel settore dei compositi: confronto fibre di lino vs. fibre di carbonio

I materiali compositi possiedono proprietà funzionali e di resistenza sempre più performanti grazie alla natura dei rinforzanti in fibra di carbonio, i quali però sono caratterizzati da criticità relative al processo di trasformazione altamente energivoro e dispendioso, all’inquinamento collegato alla produzione delle fibre e al trattamento di sizing, nonché alla difficoltà nello stadio di separazione dei costituenti del manufatto composito e del conseguente riciclo. A causa di queste problematiche sono stati introdotti in produzione materiali a matrice epossidica rinforzata con fibre di lino. Lo studio è stato indirizzato verso la caratterizzazione delle materie prime che compongono i manufatti, quindi fibre e semilavorati, mediante analisi termiche dinamiche in DSC e TGA con il fine di determinare la composizione e resistenza dei singoli componenti e la misura della variazione nel comportamento quando sono uniti per comporre i prepreg. Sono state eseguite delle prove di igroscopicità, umidità e densità per ottenere una panoramica precisa sulle differenze nella struttura delle fibre in carbonio e lino che le differenzia in modo apprezzabile. Sono stati laminati compositi reticolati secondo tecnologia in autoclave, le cui proprietà sono state definite mediante prove termiche dinamiche in DSC, TGA, DMA, prove alla fiamma mediante conocalorimetro, prove fisiche di igroscopicità, umidità e densità, prove ottiche al SEM in seguito ad una rottura in trazione. Parte del progetto seguito è stato direzionato all’ottimizzazione del ciclo produttivo in autoclave. La simulazione del nuovo ciclo di cura industriale, RAPID, è stata eseguita per valutare la variazione della Tg finale e il grado di curing, nonché le proprietà termiche e meccaniche già valutate nel ciclo di cura, STANDARD.

Determinazione gascromatografica di composti organici volatili e semi-volatili (VOCs e SVOCs) in poliolefine ed effetti delle condizioni di lavorazione

A relevant problem of polyolefins processing is the presence of volatile and semi-volatile compounds (VOCs and SVOCs) such as linear chains alkanes found out in final products. These VOCs can be detected by customers from the unpleasant smelt and can be an environmental issue, at the same time they can cause negative side effects during process. Since no previously standardized analytical techniques for polymeric matrix are available in bibliography, we have implemented different VOCs extraction methods and gaschromatographic analysis for quali-quantitative studies of such compounds. In literature different procedures can be found including microwave extraction (MAE) and thermo desorption (TDS) used with different purposes. TDS coupled with GC-MS are necessary for the identification of different compounds in the polymer matrix. Although the quantitative determination is complex, the results obtained from TDS/GC-MS show that by-products are mainly linear chains oligomers with even number of carbon in a C8-C22 range (for HDPE). In order to quantify these linear alkanes by-products, a more accurate GC-FID determination with internal standard has been run on MAE extracts. Regardless the type of extruder used, it is difficult to distinguish the effect of the various processes, which in any case entails having a lower-boiling substance content, lower than the corresponding virgin polymer. The two HDPEs studied can be distinguished on the basis of the quantity of analytes found, therefore the production process is mainly responsible for the amount of VOCs and SVOCs observed. The extruder technology used by Sacmi SC allows to obtain a significant reduction in VOCs compared to the conventional screw system. Thus, the result is significantly important as a lower quantity of volatile substances certainly leads to a lower migration of such materials, especially when used for food packaging.

Il segnale di bioimpedenza per il monitoraggio remoto multiparametrico dei pazienti affetti da COVID-19: il sistema MySIGN

Il CoViD-19, infezione dell’apparato respiratorio causata dal virus SARS-COV-2, può indurre una congestione polmonare acuta caratterizzata da dispnea, bassa saturazione di ossigeno e, spesso, infiltrazioni di liquido nei polmoni. In letteratura sono presenti diversi studi sul monitoraggio della congestione polmonare, seppur di diversa eziologia, per mezzo del segnale di bioimpedenza transtoracica. Questa grandezza quantifica la resistenza opposta dai tessuti al passaggio di una minima corrente alternata che diminuisce in relazione al maggiore contenuto di liquido nel tessuto polmonare patologico. Il monitoraggio remoto dello stato polmonare del paziente CoViD-19 mediante bioimpedenza transtoracica rappresenterebbe una soluzione ottimale in termini di pervasività, semplicità di sistema, sicurezza dal contagio e non invasività. Questo studio, inquadrato in un più ampio progetto regionale, MySIGN, si pone come obiettivo quello di caratterizzare il funzionamento di una scheda prototipale e individuare il setup sperimentale più idoneo per l’acquisizione dei segnali ECG e di bioimpedenza. Per confermare le ipotesi sulla variazione di impedenza è stato scelto come gold standard un sistema commerciale (Edema Guard Monitor) del quale sono state valutate la ripetibilità e sensibilità nell’effettuare misure di impedenza. Vengono perciò riportate le principali soluzioni progettuali per l’acquisizione dei segnali bioimpedenziometrici ed elettrocardiografici, le relative elaborazioni e gli algoritmi che permettono di ricavare stime di frequenza respiratoria, battito cardiaco e intervallo QT. Tali informazioni saranno poi integrate con misure di temperatura ed SpO2 in modo tale da fornire al personale sanitario una panoramica completa dello stato del paziente. La scheda di acquisizione verrà integrata nel dispositivo di telemonitoraggio del progetto MySIGN, il quale sarà impiegato in uno studio di sperimentazione clinica e successivamente andrà incontro all’iter di marcatura CE.

Sviluppo di un sistema per gestire e partizionare segnali neurali

La Brain Computer Interface, con l’acronimo BCI, è un mezzo per la comunicazione tra cervello e macchina. La comunicazione si basa sulla emanazione di segnali elettrici del cervello che vengono rilevati da un dispositivo, il quale invia i segnali digitalizzati ad un elaboratore. I segnali elettrici, chiamati EEG, permettono al cervello di regolare la comunicazione tra le diverse cellule neurali. La BCI intercetta questi segnali e, previa elaborazione, permette di ottenere diversi diagrammi, detti metriche, per poter misurare, sotto svariati aspetti, il funzionamento del cervello. Le ricerche scientifiche sulle EEG hanno rilevato una correlazione tra i segnali elettrici nel cervello di un soggetto con il suo livello di performance e stato emotivo. È quindi possibile comprendere, tramite una serie di parametri, come la mente dei soggetti reagisce a stimoli esterni di svariata tipologia durante lo svolgimento di un’attività. L’elaboratore, che riceve il segnale dalla BCI, è il componente che si occupa di trasformare i segnali elettrici, generati dal cervello e digitalizzati, in risultati facilmente interpretabili dall’utente. Elaborare i segnali EEG in tempo reale porta a dover utilizzare algoritmi creati appositamente per questo scopo e specifici perle metriche preposte. Lo scopo di questa tesi è quello di presentare un progetto sullo sviluppo della fase di smistamento dei dati ricevuti dall’elaboratore. Nel contempo si fornirà una conoscenza scientifica minima per comprendere le scelte fatte. Tale progetto è stato reso possibile dalla collaborazione con l’azienda Vibre, che si dedica allo sviluppo di un sistema comprendente BCI ed elaboratore.

Sviluppo di una libreria di geometria computazionale per comparare metodi di presa misura in pazienti amputati di arto inferiore

Il progetto descritto in questo elaborato di tesi è stato svolto presso Il Centro Protesi INAIL (Vigorso di Budrio, BO). Il lavoro è stato realizzato a supporto di un progetto di ricerca, finanziato dal Dipartimento della Difesa USA, in collaborazione con la Northwestern University di Chicago e il Minneapolis Veteran Affairs Health Care Sytem. La ricerca ha lo scopo di determinare l’efficacia comparativa di metodi alternativi per realizzare il calco del moncone dell’amputato di arto inferiore e la successiva invasatura su misura. Il progetto di tesi nasce dall’assenza di un software commerciale in grado di analizzare come evolve la forma del moncone, dal calco all'invasatura finita, basandosi sulla digitalizzazione tridimensionale delle superfici. La libreria sviluppata è implementata in Python e utilizza algoritmi e strumenti di geometria computazionale al fine di supportare i processi di elaborazione dati. Il flusso di lavoro si sviluppa nelle seguenti fasi: • Acquisizione e pre-processing del dato; • Identificazione digitale dei punti di repere; • Allineamento dei modelli per orientarli in un sistema di riferimento globale secondo una logica comune; • Registrazione di due modelli per allinearli l’uno all’altro; • Generazione di outcome e parametri dimensionali, derivanti da mappe distanza, sezioni, cammini geodetici e regioni di interesse; • Estrazione di indicatori statistici riassuntivi delle differenze, correlate ad un insieme di scansioni tramite la PCA. Le funzionalità sono state validate tramite appositi test su dati clinici rilevati dallo studio o dati sintetici con caratteristiche note a priori. La libreria fornisce un insieme di interfacce che permette l’accesso anche a utenti non esperti ed è caratterizzata da modularità, semplicità di installazione ed estensibilità delle funzionalità. Tra gli sviluppi futuri si prevede l’identificazione di possibili ottimizzazioni individuate da un utilizzo degli strumenti esteso a più casi d’uso.

"Razionalizzazione mediante VSM e tecniche Kaizen del flusso del valore nel processo produttivo di getti in ghisa: il caso Fonderie di Montorso S.p.a.”

La stesura del seguente elaborato di tesi è avvenuta simultaneamente all’inizio di un progetto Lean presso il plant produttivo, situato a Crevalcore (Bo), di Fonderie di Montorso Spa, azienda produttrice di getti in ghisa. Lo scopo del seguente elaborato è di descrivere l’implementazione di un progetto Lean in uno dei settori più antichi esistenti. Negli ultimi decenni, si è sentito molto parlare di Lean production in settori come quello dell’automotive ma, raramente, si sente parlare di lean thinking o kaizen in settori metalmeccanici. I processi produttivi tipici di una fonderia, infatti, sono difficilmente prevedibili e controllabili come può essere un processo di assemblaggio di componenti. Trasferire, dunque, un sistema di gestione della produzione, il Toyota Production System, nato in una linea di assemblaggio, in un settore con una grande quantità di vincoli di progettazione e produzione, è una sfida, una sfida necessaria per rispondere ad una situazione di estrema variabilità della domanda, in cui il mercato richiede i prodotti in maniera rapida e puntuale. Per rimanere, dunque, competitivi è necessario un cambiamento radicale, una rivisitazione di tutti i processi aziendali partendo dall’arrivo dell’ordine, alla spedizione dello stesso. Alla luce di ciò, nel corso della trattazione, sono state svolte analisi al fine di ridurre il Lead time di partenza da 18 a 4 settimane, ponendo molta attenzione al coinvolgimento delle persone, il vero motore del cambiamento. Le parole cardine di questo elaborato sono: standardizzazione dei processi, eliminazione dei colli di bottiglia, aumento della comunicazione tra le funzioni aziendali, prioritizzazione dei clienti e per ultimo, ma non per importanza, la valorizzazione del gemba.

Rinforzi grafenici in nanofibre per la modifica di materiali compositi

I CFRP laminati offrono vari vantaggi rispetto ai materiali metallici: su tutti un peso ridotto e migliori proprietà meccaniche. Tuttavia, hanno un basso damping (smorzamento delle vibrazioni) e una bassa resistenza alla delaminazione, che possono portare a forti limitazioni durante la vita d’uso del materiale. Lo scopo del seguente elaborato riguarda la produzione di vari tessuti nanofibrosi in polimeri termoplastici, tra cui Nylon 66, eventualmente additivati con grafene, da includere in laminati compositi al fine di migliorare i problemi sopracitati. I tessuti nanofibrosi sono stati ottenuti mediante la tecnica dell'elettrofilatura, dopo ottimizzazione delle soluzioni e del processo stesso. Prima di essere integrate, le membrane sono state caratterizzate morfologicamente tramite analisi SEM e termicamente mediante analisi DSC. I laminati nano-modificati, prodotti tramite laminazione manuale, sono quindi stati caratterizzati meccanicamente. In particolare, è stata valutata la tenacità a frattura interlaminare in Modo I e II tramite test DCB e ENF. Inoltre, sono stati eseguiti anche test Three-Point Bending al fine di avere un quadro più completo sulle proprietà meccaniche dei compositi nano-modificati.

Sviluppo di un sistema di riconoscimento di stenosi coronariche non gravi.

L’Intelligenza Artificiale è un campo dell’informatica che da tempo si afferma come valido strumento alternativo per la risoluzione di problemi tipicamente riservati esclusivamente all’intelletto umano. Se in principio gli algoritmi sfruttati nel campo dell’Intelligenza Artificiale erano basati su insiemi di regole codificate da esperti del dominio di applicazione dell’algoritmo, con l’arrivo del secondo millennio questo approccio è stato superato in favore di algoritmi che sfruttano grandi quantità di dati ed elevata potenza di calcolo per fare scelte ottimali. Un esempio di questo approccio può essere Deep Blue, che nel 1996, anche grazie ad un database di 4mila aperture e un’architettura che permetteva 11 GFLOPS fu la prima macchina a vincere una partita a scacchi contro un grande maestro. Col passare degli anni, l’aumentare degli investimenti e della ricerca, questo approccio ha portato alla strutturazione del campo dell’Apprendimento Automatico (Machine Learning, in inglese) dal quale sono scaturiti numerosi avanzamenti che hanno influenzato una moltitudine di ambiti: dall’agricoltura di precisione alla traduzione automatica, dal riconoscimento di frodi con carte di credito alla farmaceutica, dal marketing alla visione artificiale e molti altri, inclusa la medicina. Questo lavoro si concentra su proprio questioni relative al campo della medicina. In particolare si occupa di provare a riconoscere se le stenosi coronariche di un paziente sono gravi o meno attraverso l’uso di angiografie coronariche invasive e tomografie coronariche angiografiche; in maniera da diminuire delle angiografie coronariche invasive effettuate su pazienti che non ne hanno davvero bisogno.

Progettazione di sistema di distribuzione a cascata di ingranaggi a bassa emissione sonora per motore ad alte prestazioni

Il progetto è stato svolto in collaborazione con HPE COXA, azienda modenese dedicata alla progettazione e simulazione di elementi meccanici per il settore automotive. La finalità del progetto di tesi presentato è quella di progettare un sistema di distribuzione motore a cascata di ingranaggi dedicato ed adattato ad un motore termico V8, 4000cc già esistente, così da sostituire l’attuale sistema di distribuzione a catena e rocchetti. La peculiarità del meccanismo da progettare è la bassa emissione sonora, la quale deve essere ottenuta mediante modifiche al profilo della dentatura e ad un corretto dimensionamento del sistema. Per riuscire a soddisfare la richiesta, si utilizzano software di progettazione e simulazione (KissSoft e KissSys) che consentono di studiare la fase di ingranamento delle ruote permettendo di comprenderne il comportamento. Lo studio approfondisce poi tematiche riguardanti la natura delle modifiche effettuate, la resistenza strutturale, la distribuzione delle forze e delle tensioni e la progettazione di un sistema di ancoraggio e lubrificazione che permetta il corretto funzionamento. Il lavoro sarà completato poi con due appendici, le quali approfondiscono ancora più nel dettaglio alcune delle caratteristiche delle modifiche del profilo di dentature elicoidali, le quali non sono state prese in considerazione per il progetto della distribuzione.

La responsabilità per attività (d'impresa) pericolosa: nuovi rischi di danno e scelte di politica legislativa nell'ambito dell'U.E.

La tesi analizza il criterio di responsabilità civile fondato sull'esercizio di attività pericolose (art. 2050 c.c.), proponendone un inquadramento all'interno del campo della responsabilità oggettiva. Viene dunque approfondito, in quest'ottica, il problema del contenuto della prova liberatoria. Anche alla luce del confronto con altri ordinamenti giuridici, poi, l'elaborato si sofferma sulla indefinita nozione di pericolosità e sulle possibili strade per circoscriverla. Nell'ultima parte della tesi, ci si intrattiene sulle interferenze tra responsabilità civile disciplinata a livello comunitario (in particolare quella per danni cagionati da prodotti difettosi) e criterio di imputazione fondato sul pericolo. Tale ampia disamina consente infine di affrontare il problema della regolazione dei rischi di danno implicati dallo sviluppo delle tecniche di Intelligenza artificiale. Lo scopo è quello di contribuire al dibattito che è in corso presso la dottrina e presso le Istituzioni dell'Unione europea, dal punto di osservazione del modello nazionale delle "attività pericolose".

Una scienza plausibile per un oggetto sfuggente. Popolazione, societa e governo nel pensiero politico di T.R. Malthus

Questa tesi è un’analisi storico-concettuale del pensiero politico di Thomas Robert Malthus. Si vedrà in particolar modo come la crisi rivoluzionaria tardo settecentesca, cui si sommano i rivolgimenti economici e sociali connessi alla nascita della produzione manifatturiera, spinge l’autore a ripensare alcuni concetti fondamentali del pensiero politico moderno. Popolazione, società, governo e costituzione sono gli oggetti principali di questa ricerca: il principio di popolazione è la legge scientifica cui il reverendo Malthus ricorre per elaborare le proprie teorie sul governo, il quale deve sempre porsi come scopo quello di preservare – o migliorare – la costituzione della società. La presenza politica di masse di poveri in società conduce l’autore alla ricerca di un principio scientifico in grado di fondare nella natura le gerarchie e la disuguaglianza da più parti contestate; in quanto dipendono da «leggi fondamentali», per Malthus le gerarchie e la disuguaglianza che da esse deriva sono un tratto costitutivo della società. La teologia, la morale e l’economia politica sono scienze di cui l’autore si serve per argomentare intorno all’incontestabile natura della povertà e della disuguaglianza tra i sessi, e per affermare le modalità di una loro proficua amministrazione. In India e in Irlanda, poi, le condizioni naturali di cui il principio di popolazione suggella la necessità si scoprono soggette a sfide del tutto originali rispetto a quelle osservabili in Inghilterra. Lì, allora, lo sforzo malthusiano di costruire una scienza all’altezza della complessità dell’oggetto sociale rivela con somma chiarezza la propria ambizione di naturalizzare la politica e garantire le condizioni di disciplinamento degli individui al lavoro e alla subordinazione. Il dispositivo di naturalizzazione che giace al cuore del sistema malthusiano rappresenta la cifra del problema Malthus che apre questa ricerca e ne scandisce i momenti salienti.