Statistical methods for biomedical signal analysis and processing

Statistical modelling and statistical learning theory are two powerful analytical frameworks for analyzing signals and developing efficient processing and classification algorithms. In this thesis, these frameworks are applied for modelling and processing biomedical signals in two different contexts: ultrasound medical imaging systems and primate neural activity analysis and modelling. In the context of ultrasound medical imaging, two main applications are explored: deconvolution of signals measured from a ultrasonic transducer and automatic image segmentation and classification of prostate ultrasound scans. In the former application a stochastic model of the radio frequency signal measured from a ultrasonic transducer is derived. This model is then employed for developing in a statistical framework a regularized deconvolution procedure, for enhancing signal resolution. In the latter application, different statistical models are used to characterize images of prostate tissues, extracting different features. These features are then uses to segment the images in region of interests by means of an automatic procedure based on a statistical model of the extracted features. Finally, machine learning techniques are used for automatic classification of the different region of interests. In the context of neural activity signals, an example of bio-inspired dynamical network was developed to help in studies of motor-related processes in the brain of primate monkeys. The presented model aims to mimic the abstract functionality of a cell population in 7a parietal region of primate monkeys, during the execution of learned behavioural tasks.

L'utilizzabilità degli atti nella fase investigativa. La prova per le indagini preliminari

The doctorate’s theme of research - Abstract My doctorate’s theme of research is about the Investigation in the Italian criminal proceedings. The Italian Code of criminal procedure of 1988 is the fruit of a new ideology that marks a departure from Italy’s prior inquisitorial tradition. According to criminal procedure Code of 1988, an accusatorial system separates the investigation and trial stages and the judge’s decision is based only on evidence collected in oral form in his presence in a public trial containing adversarial dynamics. The Italian Code of 1988 created a separation between criminal investigations and trial. Investigations are conducted by Public Prosecutor: he conducts the investigation phase in order to deem whether to file a formal charge against the defendant or to dismiss the case and the investigative evidence collected should serve only for this purpose. According to so called “inutilizzabilità fisiologica”’s rule, the evidence collected during investigations by prosecutor is not usable during trial by the judge: the results of the investigative efforts displayed by the parties should be kept outside of court. If the proceedings go on to trial, the case shall be deemed with only evidence collected in front of the judge. To create the separation of the trial phase from the investigation stage, there is the double-dossier system. During the investigations, evidence are collected in an investigation dossier. The trial judge will never see the investigation dossier and the trial judge’s decision is based on a new dossier, the trial dossier, with the evidence collected during the trial. The issue of my research is about the investigation, the so called “inutilizzabilità fisiologica”’s rule and also the exclusionary rules that concern the investigative phase and the decisions pronounced during the investigations (for example, the decisions concerning pre-trial confinement). 2 In fact, the exclusionary rule system (so called “inutilizzabilità patologica”) provides that evidence cannot be used in Italian criminal proceedings if it was the result of illegal inquiry.

Uso integrato di prove getoecniche sismiche per la caratterizzazione del sottosuolo della Laguna Veneta

Lo studio sviluppato nella tesi fa riferimento all’ampio database sperimentale raccolto presso il sito campione di Treporti (VE), nell’ambito di un progetto di ricerca finalizzato alla caratterizzazione geotecnica del complesso sottosuolo della Laguna Veneta. Il sottosuolo lagunare è infatti caratterizzato da una fitta alternanza di sedimenti a matrice prevalentemente limosa, dal comportamento intermedio fra sabbie e argille. Il progetto di ricerca prevedeva la realizzazione di una vasta campagna di indagini in sito, articolata in più fasi e integrata da un programma sperimentale di laboratorio; nell’area in esame è stato inoltre costruito un rilevato sperimentale in vera grandezza, continuamente monitorato con una sofisticata strumentazione per circa quattro anni, fino alla sua graduale rimozione. Il lavoro di tesi proposto riguarda l’analisi dei dati provenienti dalle numerose prove dilatometriche (DMT) e con piezocono (CPTU) effettuate a Treporti, con particolare riferimento alle prove di tipo sismico (SDMT e SCPTU) realizzate sia prima della costruzione del rilevato sia a seguito della rimozione dello stesso. Rispetto alla prove “tradizionali”, le prove sismiche permettono anche la misura della velocità delle onde di taglio (Vs), la cui conoscenza è richiesta anche dalle recenti Norme Tecniche delle Costruzioni e della quale è possibile risalire agevolmente al modulo di rigidezza elastico a piccolissime deformazioni (G0). L’enorme database raccolto in questo sito offre tra l’altro l’interessante ed inusuale possibilità di mettere a confronto dati ricavati da prove dilatometriche e con piezocono relative a verticali adiacenti, svolte in diverse fasi della storia di carico imposta al sottosuolo dell’area mediante la costruzione del rilevato. L’interpretazione dei dati penetrometrici e dilatometrici è stata fatta utilizzando i più recenti approcci interpretativi proposti nella letteratura del settore. È importante sottolineare che la possibilità di classificare e stimare i parametri meccanici del sottosuolo lagunare a partire da prove diverse ha permesso una valutazione critica delle procedure interpretative adottate e, in taluni casi, ha messo in evidenza i limiti di alcuni approcci, pur se limitatamente al caso specifico in esame. In alcuni casi, grazie all’uso integrato delle prove dilatometriche e penetrometriche è stato possibile mettere a punto specifiche correlazioni alternative a quelle esistenti, calibrate sui dati sperimentali di Treporti.

La valutazione degli effetti delle politiche di coesione dell'Unione europea sulla crescita regionale

This PhD thesis aims at providing an evaluation of EU Cohesion policy impact on regional growth. It employs methodologies and data sources never before applied for this purpose. Main contributions to the literature concerning EU regional policy effectiveness have been extensively analysed. Moreover, having carried out an overview of the current literature on Cohesion Policy, we deduce that this work introduces innovative features in the field. The work enriches the current literature with regards to two aspects. The first aspect concerns the use of the instrument of Regression Discontinuity Design in order to examine the presence of a different outcome in terms of growth between Objectives 1 regions and non-Objective 1 regions at the cut-off point (75 percent of EU-15 GDP per capita in PPS) during the two programming periods, 1994-1999 and 2000-2006. The results confirm a significant difference higher than 0.5 percent per year between the two groups. The other empirical evaluation regards the study of a cross-section regression model based on the convergence theory that analyses the dependence relation between regional per capita growth and EU Cohesion policy expenditure in several fields of interventions. We have built a very fine dataset of spending variables (certified expenditure), using sources of data directly provided from the Regional Policy Directorate of the European Commission.

The use of Ground Penetrating Radar and alternative geophysical techniques for assessing embankments and dykes safety

The research is part of a survey for the detection of the hydraulic and geotechnical conditions of river embankments funded by the Reno River Basin Regional Technical Service of the Region Emilia-Romagna. The hydraulic safety of the Reno River, one of the main rivers in North-Eastern Italy, is indeed of primary importance to the Emilia-Romagna regional administration. The large longitudinal extent of the banks (several hundreds of kilometres) has placed great interest in non-destructive geophysical methods, which, compared to other methods such as drilling, allow for the faster and often less expensive acquisition of high-resolution data. The present work aims to experience the Ground Penetrating Radar (GPR) for the detection of local non-homogeneities (mainly stratigraphic contacts, cavities and conduits) inside the Reno River and its tributaries embankments, taking into account supplementary data collected with traditional destructive tests (boreholes, cone penetration tests etc.). A comparison with non-destructive methodologies likewise electric resistivity tomography (ERT), Multi-channels Analysis of Surface Waves (MASW), FDEM induction, was also carried out in order to verify the usability of GPR and to provide integration of various geophysical methods in the process of regular maintenance and check of the embankments condition. The first part of this thesis is dedicated to the explanation of the state of art concerning the geographic, geomorphologic and geotechnical characteristics of Reno River and its tributaries embankments, as well as the description of some geophysical applications provided on embankments belonging to European and North-American Rivers, which were used as bibliographic basis for this thesis realisation. The second part is an overview of the geophysical methods that were employed for this research, (with a particular attention to the GPR), reporting also their theoretical basis and a deepening of some techniques of the geophysical data analysis and representation, when applied to river embankments. The successive chapters, following the main scope of this research that is to highlight advantages and drawbacks in the use of Ground Penetrating Radar applied to Reno River and its tributaries embankments, show the results obtained analyzing different cases that could yield the formation of weakness zones, which successively lead to the embankment failure. As advantages, a considerable velocity of acquisition and a spatial resolution of the obtained data, incomparable with respect to other methodologies, were recorded. With regard to the drawbacks, some factors, related to the attenuation losses of wave propagation, due to different content in clay, silt, and sand, as well as surface effects have significantly limited the correlation between GPR profiles and geotechnical information and therefore compromised the embankment safety assessment. Recapitulating, the Ground Penetrating Radar could represent a suitable tool for checking up river dike conditions, but its use has significantly limited by geometric and geotechnical characteristics of the Reno River and its tributaries levees. As a matter of facts, only the shallower part of the embankment was investigate, achieving also information just related to changes in electrical properties, without any numerical measurement. Furthermore, GPR application is ineffective for a preliminary assessment of embankment safety conditions, while for detailed campaigns at shallow depth, which aims to achieve immediate results with optimal precision, its usage is totally recommended. The cases where multidisciplinary approach was tested, reveal an optimal interconnection of the various geophysical methodologies employed, producing qualitative results concerning the preliminary phase (FDEM), assuring quantitative and high confidential description of the subsoil (ERT) and finally, providing fast and highly detailed analysis (GPR). Trying to furnish some recommendations for future researches, the simultaneous exploitation of many geophysical devices to assess safety conditions of river embankments is absolutely suggested, especially to face reliable flood event, when the entire extension of the embankments themselves must be investigated.

Analisi, progettazione e valutazione dell'efficacia dello spot pubblicitario. Una semiotica per la ricerca di mercato

Il lavoro di ricerca tenta di inquadrare sotto nuove prospettive una problematica ormai classica all’interno della semiotica della pubblicità: l’analisi dello spot. I punti chiave del lavoro – e la pretesa di una certa differenza rispetto a lavori con oggetti affini – consistono sostanzialmente in tre aspetti. Innanzitutto, vi è un ritorno alle origini flochiane nella misura in cui non solo il contesto complessivo e le finalità che la ricerca si propone sono fortemente ancorati all’interno di obiettivi di marketing, ma tutto lo studio nella sua interezza nasce dal dialogo concreto tra metodologia di analisi semiotica e prassi concreta all’interno degli istituti di ricerca di mercato. La tesi non presenta quindi una collezione di analisi di testi pubblicitari condotte in modo autoriferito, quanto piuttosto di “messe alla prova” della metodologia, funzionali alla definizione di disegni di ricerca per la marketing research. Questo comporta un dialogo piuttosto stretto con metodologie affini (sociologia qualitativa e quantitativa, psicologia motivazionale, ecc.) nella convinzione che la priorità accordata all’oggetto di analisi sia sovraordinata rispetto all’ortodossia degli strumenti metodologici. In definitiva, lo spot è sempre e comunque analizzato all’interno di una prospettiva brand-centrica che ha ben in mente la semiotica della situazione di consumo rispetto alla quale lo spot agisce da leva di valorizzazione per l’acquisto. In secondo luogo, gli oggetti analizzati sono piuttosto vari e differenziati: non solo lo spot nella sua versione audiovisiva definitiva (il “girato”), ma anche storyboard, animatic, concept (di prodotto e di comunicazione). La prospettiva generativa greimasiana va a innestarsi su problematiche legate (anche) alla genesi dello spot, alla sua progettazione e riprogettazione/ottimizzazione. La tesi mostra quindi come una semiotica per le consulenze di marketing si diriga sul proprio oggetto ponendogli domande ben circoscritte e finalizzate a un obiettivo specifico, sostanzialmente derivato dal brief contenente le intenzioni comunicazionali del cliente-azienda. Infine, pur rimanendo all’interno di una teoria semiotica generativa (sostanzialmente greimasiana e post greimasiana), la ricerca adotta una prospettiva intrinsecamente multidisciplinare che se da un lato guarda a problematiche legate al marketing, al branding e alla comunicazione pubblicitaria e d’impresa tout court, dall’altro ritorna alle teorie dell’audiovisivo, mostrando affinità e differenze rispetto a forme audiovisive standard (il “film”) e a mutuazioni da nuove estetiche (la neotelevisione, il videoclip, ecc). La tesi si mostra solidamente convinta del fatto che per parlare di efficacia discorsiva sia imprescindibile approfondire le tematiche riguardanti il sincretismo espressivo e le specifiche modalità di manifestazione stilistica. In questo contesto, il lavoro si compone di quattro grandi aree tematiche. Dopo una breve introduzione sull’attualità del tema “spot” e sulla prospettiva analiticometodologica adottata (§ 1.), nel secondo capitolo si assume teoreticamente che i contenuti dello spot derivino da una specifica (e di volta in volta diversa) creolizzazione tra domini tematici derivanti dalla marca, dal prodotto (inteso tanto come concept di prodotto, quanto come prodotto già “vestito” di una confezione) e dalle tendenze socioculturali. Le tre dimensioni vengono valutate in relazione all’opposizione tra heritage, cioè continuità rispetto al passato e ai concorrenti e vision, cioè discontinuità rispetto alla propria storia comunicazionale e a quella dei concorrenti. Si esplorano inoltre altri fattori come il testimonial-endorser che, in quanto elemento già intrinsecamente foriero di elementi di valorizzazione, va a influire in modo rilevante sul complesso tematico e assiologico della pubblicità. Essendo la sezione della tesi che prende in considerazione il piano specificatamente contenutistico dello spot, questa parte diventa quindi anche l’occasione per ritornare sul modello delle assiologie del consumo di Jean-Marie Floch, approntando alcune critiche e difendendo invece un modello che – secondo la prospettiva qui esposta – contiene punti di attualità ineludibili rispetto a schematizzazioni che gli sono successive e in qualche modo debitrici. Segue una sezione (§ 3.) specificatamente dedicata allo svolgimento e dis-implicazione del sincretismo audiovisivo e quindi – specularmente alla precedente, dedicata alle forme e sostanze del contenuto – si concentra sulle dinamiche espressive. Lo spot viene quindi analizzato in quanto “forma testuale” dotata di alcune specificità, tra cui in primis la brevità. Inoltre vengono approfondite le problematiche legate all’apporto di ciascuna specifica sostanza: il rapporto tra visivo e sonoro, lo schermo e la sua multiprospetticità sempre più evidente, il “lavoro” di punteggiatura della musica, ecc. E su tutto il concetto dominante di montaggio, intrinsecamente unito a quello di ritmo. Il quarto capitolo ritorna in modo approfondito sul rapporto tra semiotica e ricerca di mercato, analizzando sia i rapporti di reciproca conoscenza (o non conoscenza), sia i nuovi spazi di intervento dell’analisi semiotica. Dopo aver argomentato contro un certo scetticismo circa l’utilità pragmatica dell’analisi semiotica, lo studio prende in esame i tradizionali modelli di valutazione e misurazione dell’efficacia pubblicitaria (pre- e post- test) cercando di semiotizzarne il portato. Ne consegue la proposta di disegni di ricerca semiotici modulari: integrabili tra loro e configurabili all’interno di progetti semio-quali-quantitativi. Dopo aver ridefinito le possibilità di un’indagine semiotica sui parametri di efficacia discorsiva, si procede con l’analisi di un caso concreto (§ 5.): dato uno spot che si è dimostrato efficace agli occhi dell’azienda committente, quali possono essere i modi per replicarne i fattori di successo? E come spiegare invece quelli di insuccesso delle campagne successive che – almeno teoricamente – erano pensate per capitalizzare l’efficacia della prima? Non si tratta quindi di una semiotica ingenuamente chiamata a “misurare” l’efficacia pubblicitaria, che evidentemente la marketing research analizza con strumenti quantitativi assodati e fondati su paradigmi di registrazione di determinati parametri sul consumatore (ricordo spontaneo e sollecitato, immagine di marca risultante nella mente di user e prospect consumer, intenzione d’acquisto stimolata). Piuttosto l’intervento qui esposto si preoccupa più funzionalmente a spiegare quali elementi espressivi, discorsivi, narrativi, siano stati responsabili (e quindi prospetticamente potranno condizionare in positivo o in negativo in futuro) la ricezione dello spot. L’analisi evidenzia come elementi apparentemente minimali, ancorati a differenti livelli di pertinenza siano in grado di determinare una notevole diversità negli effetti di senso. Si tratta quindi di un problema di mancata coerenza tra intenzioni comunicative e testo pubblicitario effettivamente realizzato. La risoluzione di tali questioni pragmatiche conduce ad approfondimenti teoricometodologici su alcuni versanti particolarmente interessanti. In primo luogo, ci si interroga sull’apporto della dimensione passionale nella costruzione dell’efficacia e nel coinvolgimento dello spettatore/consumatore. Inoltre – e qui risiede uno dei punti di maggior sintesi del lavoro di tesi – si intraprende una proficua discussione dei modelli di tipizzazione dei generi pubblicitari, intesi come forme discorsive. Si fanno quindi dialogare modelli diversi ma in qualche misura coestensivi e sovrapponibili come quelli di Jean Marie Floch, Guido Ferraro, Cosetta Saba e Chiara Giaccardi. Si perviene così alla costruzione di un nuovo modello sintetico, idealmente onnipervasivo e trasversale alle prospettive analizzate.

Development and optimization of graphic user interfaces (GUIs) for infrared spectrometers at the Telescopio Nazionale Galileo

This Phd thesis was entirely developed at the Telescopio Nazionale Galileo (TNG, Roque de los Muchachos, La Palma Canary Islands) with the aim of designing, developing and implementing a new Graphical User Interface (GUI) for the Near Infrared Camera Spectrometer (NICS) installed on the Nasmyth A of the telescope. The idea of a new GUI for NICS has risen for optimizing the astronomers work through a set of powerful tools not present in the existing GUI, such as the possibility to move automatically, an object on the slit or do a very preliminary images analysis and spectra extraction. The new GUI also provides a wide and versatile image display, an automatic procedure to find out the astronomical objects and a facility for the automatic image crosstalk correction. In order to test the overall correct functioning of the new GUI for NICS, and providing some information on the atmospheric extinction at the TNG site, two telluric standard stars have been spectroscopically observed within some engineering time, namely Hip031303 and Hip031567. The used NICS set-up is as follows: Large Field (0.25'' /pixel) mode, 0.5'' slit and spectral dispersion through the AMICI prism (R~100), and the higher resolution (R~1000) JH and HK grisms.