Implementazione e analisi di algoritmi dinamici per trasmissione MPEG-DASH su client Android

Attualmente, la maggior parte dei dati che transitano sulla rete appartiene a contenuti multimediali. Più nello specifico, è lo Streaming Video ad avere la predominanza nella condivisione di Internet; vista la crescita che tale servizio ha subìto negli ultimi anni, si sono susseguiti diversi studi volti allo sviluppo di tecniche e metodologie che potessero migliorarlo. Una di queste è sicuramente l'Adaptive Video Streaming, tecnica utilizzata per garantire all'utente una buona Quality of Experience (QoE) mediante l'utilizzo dei cosiddetti "algoritmi di rate adaptation". Il lavoro svolto in questi studi si è voluto concentrare su due filoni distinti, ma allo stesso tempo confrontabili: la prima parte della tesi riguarda lo sviluppo e l'analisi di alcuni algoritmi di rate adaptation per DASH, mentre la seconda è relativa all'implementazione di un nuovo algoritmo che li possa affiancare, migliorando la QoE nel monitorare lo stato della connessione. Si è quindi dovuta implementare un'applicazione Android per lo streaming video, che fosse conforme allo standard MPEG-DASH e potesse fornire le informazioni di testing da utilizzare per le analisi. La tesi è suddivisa in quattro capitoli: il primo introduce l'argomento e definisce la terminologia necessaria alla comprensione degli studi; il secondo descrive alcuni dei lavori correlati allo streaming adattivo e introduce i due filoni principali della tesi, ovvero gli algoritmi di rate adaptation e la proposta di algoritmo per la selezione dinamica del segmento; il terzo presenta l'app SSDash, utilizzata come mezzo per le analisi sperimentali; infine, il quarto ed ultimo capitolo mostra i risultati delle analisi e le corrispondenti valutazioni.

Routex: un Router Multitecnologia per Internet of Things

L'Internet of Things (IoT) è oggetto di grande interesse per la ricerca e per l'industria. Le numerose tecnologie che sono state sviluppate rendono possibile la creazione di nuovi e utili servizi, ma introducono problemi legati alla reciproca incompatibilità. Nell'elaborato si analizza nel dettaglio questa situazione e si descrive l'implementazione di un sistema che ha come obiettivo la realizzazione di una rete composta da dispositivi che fanno uso di tecnologie differenti. Il progetto usa un Raspberry Pi come router, il cui scopo è quello di gestire le differenze fra gli standard di comunicazione utilizzati. Le tecnologie wireless supportate sono: WiFi, Bluetooth, ZigBee, nRF24L01 e moduli radio 433MHz. Sulla rete cosi formata è inoltre possibile lo sviluppo di applicazioni IoT, grazie alle logiche di funzionamento messe a disposizione dal sistema.

Sistema di navigazione aumentata per Smart Glasses

Questa tesi si pone come obiettivo di arricchire l’applicazione per dispositivi Android creata da OpenTripPlanner, aggiungendo funzionalità di navigazione aumentata, rendendola utilizzabile da Smart Glasses. L’utente sarà guidato a passo a passo nel percorso grazie a informazioni visive e uditive sulle direzioni da prendere. L’applicazione può essere personalizzata per l’utente che la sta utilizzando grazie alla possibilità di inserire le proprie generalità e informazioni, utili per calcolare le calorie bruciate dall’utente durante il tragitto. All’applicazione l’utente può anche connettere, tramite Bluetooth, un mi band. In questo modo, una volta raggiunta la destinazione prescelta l’utente può avere informazioni sul numero di passi effettuati durante il tragitto e le calorie bruciate.

Monitoraggio attivo di un cluster di Raspberry Pi

In questa tesi viene trattata la selezione ed implementazione di un software che permetta di effettuare il monitoraggio e l'invio di segnalazioni automatiche di allerta per un cluster composto da dispositivi aventi capacità computazionali ridotte.

The study of thermal stresses in a single long elastic fiber embedded in an infinite matrix

This work considered the micro-mechanical behavior of a long fiber embedded in an infinite matrix. Using the theory of elasticity, the idea of boundary layer and some simplifying assumptions, an approximate analytical solution was obtained for the normal and shear stresses along the fiber. The analytical solution to the problem was found for the case when the length of the embedded fiber is much greater than its radius, and the Young's modulus of the matrix was much less than that of the fiber. The analytical solution was then compared with a numerical solution based on Finite Element Analysis (FEA) using ANSYS. The numerical results showed the same qualitative behavior of the analytical solution, serving as a validation tool against lack of experimental results. In general this work provides a simple method to determine the thermal stresses along the fiber embedded in a matrix, which is the foundation for a better understanding of the interaction between the fiber and matrix in the case of the classical problem of thermal-stresses.

Large scale fabrication of nitrogen vacancy-embedded diamond nanostructures for single-photon source applications

Some color centers in diamond can serve as quantum bits which can be manipulated with microwave pulses and read out with laser, even at room temperature. However, the photon collection efficiency of bulk diamond is greatly reduced by refraction at the diamond/air interface. To address this issue, we fabricated arrays of diamond nanostructures, differing in both diameter and top end shape, with HSQ and Cr as the etching mask materials, aiming toward large scale fabrication of single-photon sources with enhanced collection efficiency made of nitrogen vacancy (NV) embedded diamond. With a mixture of O2 and CHF3 gas plasma, diamond pillars with diameters down to 45 nm were obtained. The top end shape evolution has been represented with a simple model. The tests of size dependent single-photon properties confirmed an improved single-photon collection efficiency enhancement, larger than tenfold, and a mild decrease of decoherence time with decreasing pillar diameter was observed as expected. These results provide useful information for future applications of nanostructured diamond as a single-photon source.

La enseñanza Bilingüe de la Paleontología en la Universidad Complutense de Madrid. Aplicación android de ayuda para el estudiante

Memoria del Proyecto de Innovación Educativa PIMCD2015-78

Development of a framework to create plugins in Android Apps

The present work aims to allow developers to implement small features on a certain Android application in a fast and easy manner, as well as provide their users to install them ondemand, i.e., they can install the ones they are interested in. These small packages of features are called plugins, and the chosen development language to develop these in was JavaScript. In order to achieve that, an Android framework was developed that enables the host application to install, manage and run these plugins at runtime. This framework was designed to have a very clean and almost readable API, which allowed for better code organization and maintainability. The implementation used the Google’s engine “V8” to interpret the JavaScript code and through a set of JNI calls made that code call certain Android methods previously registered in the runtime. In order to test the framework, it was integrated with the client’s communication application RCS+ using two plugins developed alongside the framework. Although these plugins had only the more common requirements, they were proven to work successfully as intended. Concluding, the framework although successful made it clear that this kind of development through a non-native API has its set of difficulties especially regarding the implementation of complex features.

Average-case analysis of power consumption in embedded systems

Power efficiency is one of the most important constraints in the design of embedded systems since such systems are generally driven by batteries with limited energy budget or restricted power supply. In every embedded system, there are one or more processor cores to run the software and interact with the other hardware components of the system. The power consumption of the processor core(s) has an important impact on the total power dissipated in the system. Hence, the processor power optimization is crucial in satisfying the power consumption constraints, and developing low-power embedded systems. A key aspect of research in processor power optimization and management is “power estimation”. Having a fast and accurate method for processor power estimation at design time helps the designer to explore a large space of design possibilities, to make the optimal choices for developing a power efficient processor. Likewise, understanding the processor power dissipation behaviour of a specific software/application is the key for choosing appropriate algorithms in order to write power efficient software. Simulation-based methods for measuring the processor power achieve very high accuracy, but are available only late in the design process, and are often quite slow. Therefore, the need has arisen for faster, higher-level power prediction methods that allow the system designer to explore many alternatives for developing powerefficient hardware and software. The aim of this thesis is to present fast and high-level power models for the prediction of processor power consumption. Power predictability in this work is achieved in two ways: first, using a design method to develop power predictable circuits; second, analysing the power of the functions in the code which repeat during execution, then building the power model based on average number of repetitions. In the first case, a design method called Asynchronous Charge Sharing Logic (ACSL) is used to implement the Arithmetic Logic Unit (ALU) for the 8051 microcontroller. The ACSL circuits are power predictable due to the independency of their power consumption to the input data. Based on this property, a fast prediction method is presented to estimate the power of ALU by analysing the software program, and extracting the number of ALU-related instructions. This method achieves less than 1% error in power estimation and more than 100 times speedup in comparison to conventional simulation-based methods. In the second case, an average-case processor energy model is developed for the Insertion sort algorithm based on the number of comparisons that take place in the execution of the algorithm. The average number of comparisons is calculated using a high level methodology called MOdular Quantitative Analysis (MOQA). The parameters of the energy model are measured for the LEON3 processor core, but the model is general and can be used for any processor. The model has been validated through the power measurement experiments, and offers high accuracy and orders of magnitude speedup over the simulation-based method.

Aplicativos Android para agricultura: benefícios do desenvolvimento em parceria com o usuário.

RESUMO - Com a popularização de tablets e smartphones e as peculiaridades do desenvolvimento de aplicativos para esses dispositivos, surge a necessidade de adaptar os métodos de avaliação de usabilidade para resultados mais precisos. Este trabalho propõe o método Coldemob para validação de interfaces de aplicativos móveis com a participação de representantes do usuário final, com uma etapa presencial e uma etapa remota após o lançamento do aplicativo, detalhando a aplicação da segunda etapa. O método foi testado com um aplicativo do domínio agrícola e os resultados mostraram que ao incluir o usuário no processo de construção do aplicativo, a compreensão dos desenvolvedores acerca do domínio aumentou. A etapa remota se mostrou complementar à presencial, possibilitando um maior número de problemas identificados.

Sviluppo di sensori elettrochimici per la determinazione di amine biogene e microrganismi patogeni in alimenti di origine animale

La possibilità di monitorare la presenza di residui di farmaci veterinari e contaminanti biologici negli alimenti può trarre beneficio dall’uso di metodi di screening affidabili e di facile utilizzo. A tal fine, sono in fase di sviluppo molteplici applicazioni di biosensori in grado di coniugare sistemi di rilevamento biologico-specifici con trasduttori elettronici o ottici capaci di rilevare, amplificare, elaborare e misurare il segnale derivante dall’interazione tra un substrato costituito da enzimi, anticorpi o apteni e contaminanti ambientali o alimentari. Lo sviluppo di biosensori permette di rilevare la presenza di quantità residuali di un determinato analita in varie matrici sia animali che alimentari. Per questo Progetto di Ricerca sono state messe a punto tecniche di analisi elettrochimiche per rilevare quantitativamente la presenza di istamina e di batteri istaminogeni in campioni di pesce e determinare la presenza di ceppi di Escherichia coli nel latte crudo. Sono stati condotti anche degli studi riguardanti la presenza di residui di farmaci veterinari negli alimenti. Lo scopo di queste ricerche era quello di: • Sviluppare diversi tipi di sensori elettrochimici ed immunoenzimatici e valutare le loro potenzialità come metodi di analisi rapida. • Validare i risultati mediante comparazione con metodi analitici di riferimento. • Avviare uno studio per lo sviluppo di biosensori basato sulla valutazione del rischio

Progettazione ed implementazione di una applicazione Android per la creazione di itinerari di viaggio

Il progetto di tesi consiste nella progettazione e nell'implementazione di una applicazione mobile Android nativa per la generazione automatica di itinerari di viaggio in base ad alcuni dati inseriti in input dall'utente. La app è costituita da una serie di activity di raccolta dati in cui viene chiesto all'utente di inserire le sue preferenze in quanto a destinazione, periodo, modalità di viaggio ed altre informazioni. Completata questa fase viene attivato l'algoritmo che genera gli itinerari elaborando i dati raccolti. L'itinerario, che rappresenta il risultato ottenuto dall'algoritmo, è diviso in giorni ed ogni giorno di viaggio contiene i luoghi da visitare in ordine ottimizzato, con la possibilità di usufruire di ulteriori servizi di indicazioni stradali e visualizzazione su mappe. L'intero progetto è stato implementato in Java con l'ambiente di sviluppo Android Studio.

Realizzazione di sensori di posizione attraverso integrazione di fibre coassiali allineate

Il seguente elaborato presenta le varie fasi della realizzazione di sensori di posizione attraverso l'integrazione di fibre coassiali piezoelettriche allineate. Grazie all'effetto piezoelettrico diretto, un sensore piezoelettrico è in grado di rilevare l'esatta posizione della sollecitazione meccanica, confrontando le varie differenze di potenziale rilevate dagli elettrodi.

Valutazione cinematica 3D di un test per il ritorno allo sport post-lesione di legamento crociato anteriore: confronto tra sistema optoelettronico e sensori indossabili

I sistemi di analisi del movimento sono in continua espansione e vengono sempre maggiormente utilizzati in ambito sportivo e riabilitativo. In particolare, la valutazione delle lesioni di LCA è, attualmente, affidata a procedure classiche, oltre che a strumenti analitici Gold Standard come il sistema optoelettronico. L’utilizzo dei sensori inerziali per l’analisi del movimento è in notevole aumento e sempre più utilizzato anche negli ambiti descritti. Tuttavia, è da valutare l’accuratezza di tali sistemi nell’esecuzione di gesti complessi ad alta dinamica. L’obiettivo del presente elaborato è stato quello di validare un sistema di sensori inerziali tramite uno optoelettronico, per lo svolgimento di specifici task motori in un’ottica di prevenzione dell’infortunio al LCA. Sono stati valutati 30 soggetti sani, attraverso l’utilizzo sincrono di due tecnologie: il sistema optoelettronico Vicon e il sistema inerziale Xsens. I movimenti svolti dai soggetti rientravano in un protocollo per la prevenzione del LCA, sviluppato presso il centro Isokinetic, il quale comprende 6 task ad elevata dinamica, ricorrenti negli sport maggiori. Si è evinta un’ottima correlazione e basso errore per tutti gli angoli articolari analizzati sul piano sagittale, una buona correlazione sul piano frontale per la maggior parte degli angoli (esclusi caviglia e pelvi), ed una minore riproducibilità sul piano trasverso, in particolare negli angoli di caviglia ginocchio e pelvi. I risultati hanno mostrato una scarsa dipendenza dalla tipologia di task analizzato. La tecnologia inerziale ha dimostrato di essere un’ottima alternativa per l’analisi del movimento in task specifici per la valutazione della biomeccanica di LCA. Le discrepanze evinte possono essere riconducibili ai diversi protocolli cinematici utilizzati ed al posizionamento dei markers. Evoluzioni della tecnologia potrebbero migliorare la precisione di questi sensori offrendo informazioni ancor più dettagliate dove ora ci sono lacune.

Sensori elettrochimici a base di PEDOT:PSS stampati a getto di inchiostro

Conductive polymers (CPS) are a class of carbon-based materials, capable of conducting electric current, characterized by metallic properties in combination with the intrinsic properties of conventional polymers. The structural model of the CP consists of a system of double π-conjugated on the backbone (polyene structure) which can easily undergo reversible doping reaching a wide range of conductivity. Thanks to their versatility and peculiar properties (mechanical flexibility, biocompatibility, transparency, ease of chemical functionalization, high thermal stability), CPS have revolutionized the science of materials giving rise to Organic Bioelectronics, the discipline resulting from the convergence between biology and electronics. The Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) : poly (styrenesulfonate) (PEDOT: PSS), complex polyelectrolyte, in the form of a thin film, currently represents the reference standard in applications concerning Bioelectronics. In this project, two types of electrochemical sensors ink-jet printed on a flexible polymeric substrate, the polyethylene terephthalate, have been developed and characterized. The Drop on Demand (DOD) inkjet technology has allowed to control the positioning of fluid volumes of the order of picoliters with an accuracy of ± 25μm. This resulted in the creation of amperometric sensors and organic electrochemical transistors (OECT) all-PEDOT: PSS with high reproducibility. The sensors have been used for the determination of Ascorbic Acid (AA) which is currently considered an important benchmark in the field of sensors. In Cyclic Voltammetry, the amperometric sensor has detected AA at potentials less than 0.2 V vs. SCE thanks to the electrocatalytic properties of the PEDOT: PSS. On the other hand, the OECT detected AA concentrations equal to 10 nanomolar in Chronoamperometry. Furthermore, a promising new generation of all-printed OECTS, consisting of silver metal contacts, has been created. Preliminary results are presented.