Il modello di Hopfield: un'applicazione del modello di Ising alle reti neurali

Il Modello di Hopfield è un tentativo di modellizzare il comportamento di una memoria associativa come proprietà emergente di un network costituito da unità a due stati interagenti tra loro, e costituisce un esempio di come gli strumenti della meccanica statistica possano essere applicati anche al campo delle reti neurali. Nel presente elaborato viene esposta l'analogia tra il Modello di Hopfield e il Modello di Ising nel contesto delle transizioni di fase, applicando a entrambi i modelli la teoria di campo medio. Viene esposta la dinamica a temperatura finita e ricavata e risolta l'equazione di punto a sella per il limite di non saturazione del Modello di Hopfield. Vengono inoltre accennate le principali estensioni del Modello di Hopfield.

Fluid dynamic analysis of trees influence in dispersion of pollutant in urban street canyon

degli elementi vegetali nella dinamica e nella dispersione degli inquinanti nello street canyon urbano. In particolare, è stato analizzata la risposta fluidodinamica di cespugli con altezze diverse e di alberi con porosità e altezza del tronco varianti. Il modello analizzato consiste in due edifici di altezza e larghezza pari ad H e lunghezza di 10H, tra i quali corre una strada in cui sono stati modellizati una sorgente rappresentativa del traffico veicolare e, ai lati, due linee di componenti vegetali. Le simulazioni sono state fatte con ANSYS Fluent, un software di "Computational Fluid Dynamics"(CFD) che ha permesso di modellizare la dinamica dei flussi e di simulare le concentrazioni emesse dalla sorgente di CO posta lungo la strada. Per la simulazione è stato impiegato un modello RANS a chiusura k-epsilon, che permette di parametrizzare i momenti secondi nell'equazione di Navier Stokes per permettere una loro più facile risoluzione. I risultati sono stati espressi in termini di profili di velocità e concentrazione molare di CO, unitamente al calcolo della exchange velocity per quantificare gli scambi tra lo street canyon e l'esterno. Per quanto riguarda l'influenza dell'altezza dei tronchi è stata riscontrata una tendenza non lineare tra di essi e la exchange velocity. Analizzando invece la altezza dei cespugli è stato visto che all'aumentare della loro altezza esiste una relazione univoca con l'abbassamento della exchange velocity. Infine, andando a variare la permeabilità delle chiome degli alberi è stata trovatta una variazione non monotonica che correla la exchange velocity con il parametro C_2, che è stata interpretata attraverso i diversi andamenti dei profili sopravento e sottovento. In conclusione, allo stadio attuale della ricerca presentata in questa tesi, non è ancora possibile correlare direttamente la exchange velocity con alcun parametro analizzato.

Modello stocastico per la plasticità sinaptica

Nel sistema nervoso centrale i neuroni comunicano l'uno con l'altro attraverso le connessioni sinaptiche e sono soggetti a centinaia di stimoli, ma hanno la capacità di distinguerli l'uno dall'altro. L'abilità delle sinapsi di interpretare questi cambiamenti morfologici e biochimici è detta \textit{plasticità sinaptica} e l'obiettivo di questa tesi è proprio studiare un modello per le dinamiche di questo affascinante processo, da un punto di vista prima deterministico e poi stocastico. Infatti le reazioni che inducono la plasticità sinaptica sono ben approssimate da equazioni differenziali non lineari, ma nel caso di poche molecole bisogna tener conto delle fluttuazioni e quindi sono necessari dei metodi di analisi stocastici. Nel primo capitolo, dopo aver introdotto gli aspetti fondamentali del sistema biochimico coinvolto e dopo aver accennato ai diversi studi che hanno approcciato l'argomento, viene illustrato il modello basato sull'aggregazione delle proteine (PADP) volto a spiegare la plasticità sinaptica. Con il secondo capitolo si introducono i concetti matematici che stanno alla base dei processi stocastici, strumenti utili per studiare e descrivere la dinamica dei sistemi biochimici. Il terzo capitolo introduce una giustificazione matematica riguardo la modellizzazione in campo medio e vede una prima trattazione del modello, con relativa applicazione, sui moscerini. Successivamente si applica il modello di cui sopra ai mammiferi e se ne studia nel dettaglio la dinamica del sistema e la dipendenza dai parametri di soglia che portano alle varie transizioni di fase che coinvolgono le proteine. Infine si è voluto osservare questo sistema da un punto di vista stocastico inserendo il rumore di Wiener per poi confrontare i risultati con quelli ottenuti dall'approccio deterministico.

Adiabatic extraction models for beam dynamics

Il presente lavoro prende le mosse da un problema di dinamica dei fasci relativo a un metodo di separazione di un fascio di particelle recentemente messo in funzione nell’sincrotrone PS al CERN. In questo sistema, variando adiabaticamente i parametri di un campo magnetico, nello spazio delle fasi si creano diverse isole di stabilità (risonanze) in cui le particelle vengono catturate. Dopo una parte introduttiva in cui si ricava, a partire dalle equazioni di Maxwell, l’hamiltoniana di una particella sottoposta ai campi magnetici che si usano negli acceleratori, e una presentazione generale della teoria dell’invarianza adiabatica, si procede analizzando la dinamica di tali sistemi. Inizialmente si prende in considerazione l’hamiltoniana mediata sulle variabili veloci, considerando perturbazioni (kick) dei termini dipolare e quadrupolare. In ognuno dei due casi, si arriva a determinare la probabilità che una particella sia catturata nella risonanza. Successivamente, attraverso un approccio perturbativo, utilizzando le variabili di azione ed angolo, si calcola la forza della risonanza 4:1 per un kick quadrupolare.

Modelli dinamici di geodinamo

Questa tesi introduce le basi del geomagnetismo partendo da un approccio ai modelli fluidi e alle equazioni MHS, accennando alle numerose difficoltà che portano in materia di simulazioni e calcoli. In seguito si introducono i modelli a disco con uno studio approfondito della dinamica che, pur partendo da equazioni molto più semplici e approssimate della trattazione fluida, trova riscontro con i punti fondamentali del geomagnetismo e con i comportamenti dei modelli fluidi.

QUANTIFICAÇÃO E QUALIFICAÇÃO GEOAMBIENTAL DA PAISAGEM, GEODIVERSIDADE E POTENCIAL TURISTICO DO MUNICÍPIO DE TURVO – PARANÁ – BRASIL

Será apresentado o município de Turvo, localizado na região central do Paraná, estado sul do Brasil. Onde há a presença de um complexo físico da Bacia Sedimentar, controlada por feições geológicas e geomorfológicas, cuja união de solos rasos, afloramentos rochosos e declives acentuados com a presença de inúmeras cachoeiras; desiguais usos da terra se estabelecem. Estas feições indicam obstáculos físicos e de potencialidades para atividades econômicas, casos que necessitam de serem estudados na busca de propostas e alternativas de crescimento para a cidade e região. Objetiva-se qualificar e quantificar as potencialidades da geodiversidade existente no município para o desenvolvimento geoturístico local, inserindo-o na rede de turismo paranaense. Combinado à estrutura e a dinâmica ambiental da paisagem, busca-se elementos com valor didático-científico que possam ser empreendidos sob a ótica do turismo, criando assim uma forma alternativa de geração de renda e desenvolvimento para o município e a região com o fim de uma territorialização do turismo. Os métodos e procedimentos utilizados para inventariação, quantificação, classificação, divulgação e monitoramento foram os de acordo com Brilha (2005; 2006).

A INFLUÊNCIA GEOTURÍSTICA E AMBIENTAL DO GEOPARK ARARIPE NO GEOSSÍTIO COLINA DO HORTO, CEARÁ/BRASIL

A pesquisa acima intitulada objetiva analisar a influência do Geoparque no Geossítio Colina do Horto desde a visão geoturística e ambiental bem como as políticas de conservação para essa área. Localizado no Sul do Estado do Ceará, Brasil, na Região do Complexo Sedimentar do Araripe, os geossítios selecionados contêm rochas, sedimentos e fósseis, correspondentes aos diferentes períodos geológicos. A metodologia adotada se deu com o levantamento in loco, diagnosticando as potencialidades geoturísticas, o espaço, paisagem, além de pesquisas em literatura específica. O geossítio Colina do Horto, objeto da pesquisa, se encontra na Serra do Horto em Juazeiro do Norte/Ceará, onde está situado também o monumento do Pe. Cícero. Este geossítio é de suma importância por ser uma área de interesse cultural, turístico e religioso. Identifica-se uma presença maciça de romeiros para cultuar suas devoções ao Padre, é ocupado por comerciantes, vendedores e os moradores do entorno. É necessária a conservação ambiental, planejamento, arborização e uma melhor ocupação do espaço, pois trata-se de área de visitação e pesquisa.

A IMPORTÂNCIA DA CONSERVAÇÃO/PRESERVAÇÃO AMBIENTAL DA FLORESTA NACIONAL DO ARARIPE PARA A REGIÃO DO CARIRI – CEARÁ/BRASIL.

A pesquisa objetiva diagnosticar a importância da conservação e preservação ambiental da FLONA ARARIPE, para a região do Cariri Cearense, por apresentar uma biodiversidade e ecossistemas que contribuem para a sustentabilidade hidrológica, ecológica e edáfica do Complexo Sedimentar do Araripe. Primeira floresta criada no Brasil, através do decreto Nº 9.226, de 02 de maio de 1946, localiza-se no topo da Chapada do Araripe – centro da Região Nordeste do Brasil, no extremo sul do estado do Ceará. Com base no diagnóstico da área, através de visitas na área e análise das imagens de satélites, a FLONA vem apresentando mudanças na sua paisagem natural, devido algumas ações de degradação ambiental, desmatamentos, queimadas, extrativismos, especulação imobiliária dentre outros. Sendo gerida pelo Instituto Chico Mendes de Conservação para a Biodiversidade, este detém um número mínimo de recursos humanos para acompanhar e fiscalizar 38.262 hectares de área. Nesse sentido, é de suma importância a execução do seu plano de manejo, práticas educativas que garantam a conservação/preservação ambiental desse território.

PALEOSSOLOS DE 40 KA PRESENTES EM ENCOSTA DO CENTRO-SUL DO PARANÁ, BRASIL – ESTUDO DE CASO

No Centro-Sul do estado do Paraná, (segundo planalto paranaense) foram identificados depósitos quaternários em encosta denominada Monjolo. Esta encosta se estende longitudinalmente, por aproximadamente 586,79 m e possui perfil convexo-retilíneo, passando a côncavo-retilíneo da média para a baixa encosta. Neste setor da encosta há incisão (voçoroca) que expôs parte do corpo pedológico e sedimentar. Nas paredes expostas pela erosão foi possível identificar três níveis de paleossolos soterrados por aproximadamente 1,80 m de sedimentos e solo. A partir deste afloramento foi construída seção sistemática para identificar e individualizar paleossolos e unidades pedossedimentares presentes no afloramento. O objetivo do trabalho é caracterizar e identificar os paleossolos para se compreender a evolução geomorfológica quaternária da encosta estudada. Os resultados combinados de granulometria, topografia, descrições macro e mesoscópicas bem como datação por C14 demonstram que o paleossolo tem mais de 44 Ky.

Dynamic Modeling and Seasonal Performance Evaluation of Air-to-Water Heat Pump Systems

In this Thesis a series of numerical models for the evaluation of the seasonal performance of reversible air-to-water heat pump systems coupled to residential and non-residential buildings are presented. The exploitation of the energy saving potential linked to the adoption of heat pumps is a hard task for designers due to the influence on their energy performance of several factors, like the external climate variability, the heat pump modulation capacity, the system control strategy and the hydronic loop configuration. The aim of this work is to study in detail all these aspects. In the first part of this Thesis a series of models which use a temperature class approach for the prediction of the seasonal performance of reversible air source heat pumps are shown. An innovative methodology for the calculation of the seasonal performance of an air-to-water heat pump has been proposed as an extension of the procedure reported by the European standard EN 14825. This methodology can be applied not only to air-to-water single-stage heat pumps (On-off HPs) but also to multi-stage (MSHPs) and inverter-driven units (IDHPs). In the second part, dynamic simulation has been used with the aim to optimize the control systems of the heat pump and of the HVAC plant. A series of dynamic models, developed by means of TRNSYS, are presented to study the behavior of On-off HPs, MSHPs and IDHPs. The main goal of these dynamic simulations is to show the influence of the heat pump control strategies and of the lay-out of the hydronic loop used to couple the heat pump to the emitters on the seasonal performance of the system. A particular focus is given to the modeling of the energy losses linked to on-off cycling.

Previsione dell'evoluzione della microstruttura in processi industriali di estrusione delle leghe di alluminio serie AA6XXX

Nell’ambito di questa ricerca sono stati sviluppati modelli in grado di prevedere le dimensioni dei grani dopo il processo di estrusione di alcune leghe serie 6XXX, in particolare AA6060, AA6063 e AA6082. Alcuni modelli matematici proposti in letteratura sono stati presi in considerazione e implementati su Qform, codice FEM in grado di simulare processi di deformazione plastica. Sono state condotte diverse campagne sperimentali, tra cui una di visioplasticità necessaria per ottenere dati sperimentali che permettessero la validazione del Codice (modellazione dell’attrito, dello scambio termico, del flow stress del materiale). Altre prove di microestrusione ed estrusione inversa hanno fornito dati sperimentali che sono stati messi in correlazione con i risultati numerici di una serie di simulazioni. Infine è stata effettuata una campagna sperimentale di estrusione industriale a tutti gli effetti, ottenendo un profilo dalla geometria piuttosto complessa in lega AA6063, i dati ricavati hanno permesso : • la validazione di un modello unico di ricristallizzazione dinamica, • la valutazione di modelli per la predizione del comportamento durante recristallizzazione statica

I danni punitivi nel sistema della responsabilità civile

Il concetto di danno punitivo evoca una peculiare forma di risarcimento del danno la cui funzione, lungi dal risolversi in una prospettiva meramente compensativa del soggetto danneggiato, si carica di una valenza punitiva e deterrente. L’obiettivo del presente lavoro è quello di indagare l’ammissibilità e la compatibilità dell’istituto con la sistematica della responsabilità da illecito aquiliano. Un piano di indagine sollecitato dal recente fervore pretorio sul tema, soprattutto in relazione alla verifica dialettica della compatibilità dell’istituto in parola con il concetto di ordine pubblico interno e internazionale: l’attuale impianto normativo dell’illecito aquiliano può legittimamente ambire ad una vocazione polifunzionale e dinamica in una più ampia prospettiva di effettività e completezza della tutela non solo interprivata ma anche superindividuale, nella consapevolezza, che “una responsabilità civile che non accarezzi la deterrenza non è una vera responsabilità civile”.

Costituzionalismo democratico e diritto sovranazionale: la questione sociale in Europa.

La presente tesi affronta l’evoluzione dei rapporti tra costituzionalismo democratico e diritto sovranazionale in Europa. L’ipotesi della ricerca si basa sull’idea che l’aumentare sempre più incessante negli ultimi decenni di conflitti costituzionali tra i due ordinamenti sia dovuto ad una loro differenza di fondo, di cui una parte importante è rappresentata dall’assenza della questione sociale nel diritto sovranazionale. Il primo capitolo si occupa di analizzare le principali teorie giuridiche che hanno fornito l’habitus teorico per leggere il processo di integrazione, giustificando l’adozione di una lettura delle dinamiche ordinamentali attraverso il prisma dei conflitti e della costituzione materiale. Nel secondo capitolo si volge lo sguardo all’analisi del diritto giurisprudenziale, suddiviso in due blocchi: un primo in cui – dopo aver approfondito alcuni capisaldi del diritto sovranazionale – si confrontano i due sistemi, in maniera statica, su alcuni temi (principio di non discriminazione, libertà di impresa e il bilanciamento con interessi collettivi, i diritti di pressione democratica, ecc.) per mettere in luce i diversi approcci; un secondo blocco in cui, invece, si studiano, in maniera più dinamica, le diverse perturbazioni che hanno interessato i rapporti tra ordinamenti, di cui una prima si è sviluppata sul rispetto dei diritti fondamentali da parte del diritto sovranazionale, mentre una seconda, ancora in corso, si concentra sul discorso sull’identità costituzionale. Nel terzo capitolo, in chiusura, si prova a sviluppare – sulla base delle risultanze del dibattito teorico e dell’analisi giurisprudenziale – una proposta finale che cerchi di unire la questione sociale e il discorso sull’identità costituzionale nel diritto pubblico europeo, che abbia alla sua base un nuovo e più centrale ruolo che dovranno svolgere le Corti costituzionali nello sviluppo delle dinamiche ordinamentali, al fine di far emergere alcuni conflitti di valore assenti nello spazio pubblico europeo.

Ruolo della proteina OPA3 nella patogenesi di malattie neurodegenerative

OPA3 è una proteina codificata dal genoma nucleare che, grazie a una sequenza di targeting mitocondriale, viene indirizzata ai mitocondri dopo la sua sintesi. Le mutazioni nel gene OPA3 sono associate a due patologie neurodegenerative: la Sindrome di Costeff, causata da mutazioni recessive, e una forma di atrofia ottica dominante che si manifesta con cataratta e spesso sordità. L’esatta funzione e regolazione della proteina non sono ancora state completamente chiarite, così come la sua localizzazione nella membrana mitocondriale esterna o interna. Lo scopo di questa tesi era quello di fare luce sulla funzione della proteina OPA3, con particolare interesse alla dinamica mitocondriale e all’autofagia, sulla sua localizzazione subcellulare ed infine di definire il meccanismo patogenetico nelle patologie neurodegenerative causate da mutazioni in questo gene. A questo scopo abbiamo utilizzato sia una linea di neuroblastoma silenziata stabilmente per OPA3 che linee cellulari primarie derivate da pazienti. I risultati del presente studio dimostrano che la riduzione di OPA3, indotta nelle cellule del neuroblastoma e presente nei fibroblasti derivati dai pazienti, produce alterazioni nel network mitocondriale con uno sbilanciamento a favore della fusione. Questo fenomeno è probabilmente dovuto all’aumento della forma long della proteina OPA1 che è stato riscontrato in entrambi i modelli cellulari. Inoltre, seppur con direzione apparentemente opposta, in entrambi i modelli abbiamo osservato un’alterata regolazione dell’autofagia. Infine, abbiamo confermato che OPA3 localizza nella membrana mitocondriale interna ed è esposta per gran parte nella matrice. Inoltre, un segnale della proteina è stato trovato anche nelle mitochondrial associated membranes, suggerendo un possibile ruolo di OPA3 nel trasferimento dei lipidi tra i mitocondri e il reticolo endoplasmatico. Abbiamo rilevato un’interazione della proteina OPA3 con l’acido fosfatidico che non era mai stata evidenziata fino ad oggi. Queste osservazioni sono compatibili con le alterazioni della dinamica mitocondriale e la disregolazione dell’autofagia documentate nei modelli studiati.

Stochastic models and graph theory for Zipf's law

In questo elaborato ci siamo occupati della legge di Zipf sia da un punto di vista applicativo che teorico. Tale legge empirica afferma che il rango in frequenza (RF) delle parole di un testo seguono una legge a potenza con esponente -1. Per quanto riguarda l'approccio teorico abbiamo trattato due classi di modelli in grado di ricreare leggi a potenza nella loro distribuzione di probabilità. In particolare, abbiamo considerato delle generalizzazioni delle urne di Polya e i processi SSR (Sample Space Reducing). Di questi ultimi abbiamo dato una formalizzazione in termini di catene di Markov. Infine abbiamo proposto un modello di dinamica delle popolazioni capace di unificare e riprodurre i risultati dei tre SSR presenti in letteratura. Successivamente siamo passati all'analisi quantitativa dell'andamento del RF sulle parole di un corpus di testi. Infatti in questo caso si osserva che la RF non segue una pura legge a potenza ma ha un duplice andamento che può essere rappresentato da una legge a potenza che cambia esponente. Abbiamo cercato di capire se fosse possibile legare l'analisi dell'andamento del RF con le proprietà topologiche di un grafo. In particolare, a partire da un corpus di testi abbiamo costruito una rete di adiacenza dove ogni parola era collegata tramite un link alla parola successiva. Svolgendo un'analisi topologica della struttura del grafo abbiamo trovato alcuni risultati che sembrano confermare l'ipotesi che la sua struttura sia legata al cambiamento di pendenza della RF. Questo risultato può portare ad alcuni sviluppi nell'ambito dello studio del linguaggio e della mente umana. Inoltre, siccome la struttura del grafo presenterebbe alcune componenti che raggruppano parole in base al loro significato, un approfondimento di questo studio potrebbe condurre ad alcuni sviluppi nell'ambito della comprensione automatica del testo (text mining).