Generazione di dati sintetici di risonanza magnetica cerebrale

L���applicazione degli algoritmi di Intelligenza Artificiale (AI) al settore dell���imaging medico potrebbe apportare numerosi miglioramenti alla qualit�� delle cure erogate ai pazienti. Tuttavia, per poterla mettere a frutto si devono ancora superare alcuni limiti legati alla necessit�� di grandi quantit�� di immagini acquisite su pazienti reali, utili nell���addestramento degli stessi algoritmi. Il principale limite �� costituito dalle norme che tutelano la privacy di dati sensibili, tra cui sono incluse le immagini mediche. La generazione di grandi dataset di immagini sintetiche, ottenute con algoritmi di Deep Learning (DL), sembra essere la soluzione a questi problemi.

Studio di modelli a raggi per Superfici Intelligenti Riconfigurabili

In questa trattazione viene presentato lo studio di un modello a raggi che permette di simulare il comportamento macroscopico delle Superfici Intelligenti. L���ottimizzazione del canale radio, in particolare dell���ambiente di propagazione, si rivela fondamentale per la futura introduzione del 6G. Per la pianificazione della propagazione in ambienti ampi, risulta necessario implementare modelli di simulazione. I modelli a raggi possono essere integrati pi�� facilmente all���interno di algoritmi per le previsioni di campo computazionalmente efficienti, come gli algoritmi di Ray Tracing. Nell���elaborato si �� analizzato il comportamento del modello, con riferimento a tre funzioni tipiche realizzate da una Superficie Intelligente: il riflettore anomalo, la lente focalizzante e la lente defocalizzante. Attraverso una griglia di ricevitori �� stato calcolato il campo dell���onda nelle varie configurazioni. Infine, si sono confrontati i risultati ottenuti con quelli del modello elettromagnetico.

Prototipazione FPGA di sottosistemi integrati per power management basati su ISA RISC-V

Fino a 15 anni fa, era possibile aumentare il numero di transistor su un singolo chip e contemporaneamente la sua frequenza di clock mantenendo la densit�� di potenza costante. Tuttavia dal 2004 non �� pi�� possibile mantenere invariata la potenza dissipata per unit�� d���area a causa di limitazioni fisiche. Al fine di aumentare le performance dei processori e di impedire una diminuzione delle frequenze di clock, i processori moderni integrano on-die dei Power Controller Subsystems (PCS) come risorsa hardware dedicata che implementa complesse strategie di gestione di temperatura e potenza. In questo progetto di tesi viene progettata l'architettura dell'interfaccia di comunicazione di ControlPULP, un PCS basato su ISA RISC-V, per la connessione verso un processore HPC. Tale interfaccia di comunicaione integra il supporto hardware per lo scambio di messaggi secondo la specifica SCMI. L'interfaccia sviluppata viene successivamente validata attraverso simulazione ed emulazione su supporto hardware FPGA. Tale supporto hardware viene inoltre utilizzato per la caratterizzazione dell'utilizzo di risorse dell'architettura progettata. Oltre allo sviluppo dell'interfaccia hardware viene sviluppato e caratterizzato un firmware per la decodifica dei messaggi SCMI conforme ai requisiti di esecuzione su un sistema real-time.

Analisi di sostenibilit�� di tecnologie CCS applicate a settori hard-to-abate

In questo lavoro di tesi viene presentata un���analisi di sostenibilit�� economica, ambientale e sociale di un sistema di cattura e purificazione della CO2 post-combustione. Al fine di ottenere i dati utili al calcolo di indici significativi di sostenibilit��, si �� scelto di modellare, attraverso il software Aspen Plus��, un processo di assorbimento chimico con ammine, tecnologia matura e spesso impiegata a questo scopo per settori industriali di taglie superiori. Al sistema di assorbimento viene poi fatta seguire un���unit�� di compressione e purificazione, finalizzata al raggiungimento di specifiche condizioni della corrente in uscita, legate alla successiva tipologia di trasporto considerata: gas pressurizzato via pipeline o gas liquefatto via nave. L���analisi economica si �� basata sul calcolo di costi operativi, costi variabili, costo della CO2 evitata e consumo specifico di energia (SPECCA). La simulazione ha infatti consentito di ottenere un dimensionamento di massima delle apparecchiature e il consumo di utenze, valori necessari alla stima degli indici. Gli indici economici calcolati sono poi stati utilizzati per comprendere quale parte del processo fosse la pi�� critica e che impatto avessero le unit�� di compressione e purificazione rispetto alla presenza del solo impianto di cattura. Analisi simili sono state svolte anche in termini di sostenibilit�� ambientale e sociale. La prima �� stata svolta calcolando l���effettiva rimozione di CO2 del sistema, tenendo in considerazione le emissioni dirette e indirette connesse al funzionamento degli apparati. L���analisi sociale �� stata ridotta a un���analisi qualitativa della sicurezza, attuata attraverso il calcolo dell���Indice di sicurezza intrinseca.

Il cantiere del recupero edilizio: analisi delle alternative di cantierizzazione della messa in sicurezza del palazzo Gonzaghesco di Vescovato di Portiolo (MN)

La Tesi affronta il tema della progettazione del cantiere di messa in sicurezza del Palazzo Gonzaghesco di Vescovato di Portiolo, ed �� frutto della collaborazione del laureando con lo studio associato Borra di Mantova. Lo studio si �� svolto in diverse fasi. �� stata dapprima approfondita la storia dell���edificio storico ripercorrendo le sue fasi costruttive. Quindi si �� affrontato il tema dell���analisi diagnostica, che �� stata svolta con particolare approfondimento sia sulle strutture che sulle finiture dell���edificio per comprendere quali fossero le condizioni dei vari elementi ed il relativo valore dal punto di vista storico-testimoniale. L���analisi del degrado ha individuato le strutture ammalorate e collabenti dando importanti indicazioni per il cantiere di messa in sicurezza che �� stato concordato con la Soprintendenza ai beni Architettonici della Regione Lombardia. La tesi si �� quindi concentrata sulla progettazione della vera e propria organizzazione di cantiere, a partire dalle planimetrie della cantierizzazione e della distribuzione degli spazi, le planimetrie esplicative dei rischi presenti, per poi passare al progetto delle opere provvisionali, nonch�� alla definizione delle loro metodologie di realizzazione. Si �� studiato in particolare l���analisi delle lavorazioni in quota, che costituiscono un elemento di notevole complessit��, date le dimensioni dell���immobile e le condizioni della copertura. Sono state progettate e comparate tramite analisi SWOT due diverse strategie esecutive, una tramite l���impiego di linee vita e reti anticaduta ed una alternativa che si attua tramite il posizionamento di un sottoponte. L���analisi ha individuato nella seconda ipotesi la strategia pi�� congrua alle necessit�� operative e di intervento.

Analisi dei flussi logistici e riprogettazione del layout aziendale

Il presente lavoro di tesi si basa sull���esperienza di tirocinio effettuata presso un���Azienda italiana che opera nel settore della lavorazione plastica e produce contenitori. L���Azienda, a seguito di un���innovazione su tutta la linea di prodotto, ha da poco preso la decisione di investire nell���inserimento di due nuove presse per lo stampaggio e nella realizzazione di un nuovo impianto di assemblaggio automatizzato. Questi verranno inseriti all���interno dell���attuale stabilimento ed andranno ad aumentare la capacit�� produttiva. Se da un lato ci sono grandi vantaggi in ci��, dall���altro va analizzato il contorno. In particolare: Come va ad impattare l���inserimento di questi elementi nelle logiche aziendali? Come cambiano i flussi di materiale all���interno dello stabilimento? Sar�� sufficiente lo spazio attuale per lo stoccaggio dei semilavorati? Poste queste domande, l���obiettivo dell���elaborato �� di rispondervi, attraverso l���analisi delle principali attivit�� logistiche dell���Azienda, focalizzando l���attenzione sul layout attuale del reparto magazzino semilavorati e dei flussi di materiale. L���analisi del magazzino nella situazione As Is evidenzia una serie di criticit��. Il problema principale �� di definire l���adeguato layout del magazzino, che consente un utilizzo ottimale della superficie a disposizione, in modo da garantire l���efficienza e l���efficacia delle operazioni che ivi si svolgono. L���analisi ha condotto alla progettazione di un nuovo layout e di una nuova politica di allocazione dei materiali. Infine, viene effettuata un���attenta analisi dei flussi logistici, ed in particolare delle movimentazioni di materiale, sviluppata attraverso il software simulativo AutoMod. Quindi, vengono simulati degli ipotetici scenari, successivi all���inserimento del nuovo impianto di assemblaggio, per valutare le criticit�� che potrebbe dover affrontare l���Azienda.

Il framing politico in Italia e in Germania: analisi e confronto di frames ricorrenti in ambito immigrazione

Questo elaborato ha come obiettivo quello di mettere a confronto alcuni dei frames ricorrenti nei dibattiti politici tedeschi e italiani, per poi analizzare in che modo essi riescano a influenzare il nostro pensiero. Data l���impossibilit�� di trattare il fenomeno del framing politico a tutto tondo, l���ambito da cui provengono i frames scelti per l���analisi �� quello dell���immigrazione e dei fenomeni migratori. In un primo momento verr�� fornita una breve introduzione su alcuni concetti fondamentali alla base del framing, come la simulazione cognitiva e gli stessi frames. Ogni parola, infatti, �� inserita all���interno di una ���cornice��� di significato, che comprende altri concetti ad essa collegati. L���attivazione di quei concetti a livello mentale da un lato ne permette la comprensione, ma dall���altro �� in grado di influenzare le nostre scelte e le nostre azioni. Il fatto che politici e media scelgano con molta attenzione le parole da usare per ottenere l���effetto desiderato sulla popolazione prende il nome di framing. Per quanto riguarda i termini ricorrenti in ambito immigrazione, sia in Italia che in Germania si fa largo uso di metafore legate a masse d���acqua e a catastrofi naturali, che hanno l���effetto di disumanizzare i migranti, i quali vengono inoltre percepiti come un pericolo. Alcuni esempi in italiano sono ondata di migranti e tsunami di migranti, che corrispondono ai tedeschi Fl��chtlingsflut e Fl��chtlings-Tsunami.

Studio e prototipazione di ecosistemi di Digital Twin su piattaforma Microsoft Azure DT

L���avvento dell���Internet of Things, in parallelo con il sempre pi�� diffuso fenomeno della sensorizzazione, ha aperto la strada allo sviluppo di numerose tecnologie, tra le quali sono presenti anche i Digital Twin. Se inizialmente l���idea di Digital Twin era limitata a mantenere una copia virtuale di un oggetto fisico, con il passare del tempo questa visione si �� ampliata, permettendo di riprodurre in un ambiente virtuale interi sistemi, come ad esempio citt�� ed ospedali. Questi sistemi sono costituiti da vere e proprie reti di Digital Twin, tra loro connessi attraverso l���uso di relazioni. A questo proposito le sfide sono presenti e numerose: quel che manca �� una visione unica e condivisa riguardante l���organizzazione di tali sistemi. Sotto questo aspetto, una delle proposte �� il Web of Digital Twin, di cui verr�� discusso all���intero della tesi. L���obiettivo di questa tesi �� quello di capire come �� possibile realizzare ecosistemi di Digital Twin coerenti con i principi del WoDT, attraverso la piattaforma Azure Digital Twin. A tale scopo �� anche esposto un caso di studio pratico che comprende la prototipazione di un sistema di questo tipo.

Identificazione di caratteristiche rilevanti in capi di abbigliamento mediante deep-learning

Il mondo della moda �� in continua e costante evoluzione, non solo dal punto di vista sociale, ma anche da quello tecnologico. Nel corso del presente elaborato si �� studiata la possibilit�� di riconoscere e segmentare abiti presenti in una immagine utilizzando reti neurali profonde e approcci moderni. Sono state, quindi, analizzate reti quali FasterRCNN, MaskRCNN, YOLOv5, FashionPedia e Match-RCNN. In seguito si �� approfondito l���addestramento delle reti neurali profonde in scenari di alta parallelizzazione e su macchine dotate di molteplici GPU al fine di ridurre i tempi di addestramento. Inoltre si �� sperimentata la possibilit�� di creare una rete per prevedere se un determinato abito possa avere successo in futuro analizzando semplicemente dati passati e una immagine del vestito in questione. Necessaria per tali compiti �� stata, inoltre, una approfondita analisi dei dataset esistenti nel mondo della moda e dei metodi per utilizzarli per l���addestramento. Il presente elaborato �� stato svolto nell���ambito del progetto FA.RE.TRA. per il quale l'Universit�� di Bologna svolge un compito di consulenza per lo studio di fattibilit�� su reti neurali in grado di svolgere i compiti menzionati.

Tecniche parallele di machine learning applicate a container

L���obiettivo di questa tesi `e l���estensione della conoscenza di un argomento gi�� ampliamente conosciuto e ricercato. Questo lavoro focalizza la propria attenzione su una nicchia dell���ampio mondo della virtualizzazione, del machine learning e delle tecniche di apprendimento parallelo. Nella prima parte verranno spiegati alcuni concetti teorici chiave per la virtualizzazione, ponendo una maggior attenzione verso argomenti di maggior importanza per questo lavoro. La seconda parte si propone di illustrare, in modo teorico, le tecniche usate nelle fasi di training di reti neurali. La terza parte, attraverso una parte progettuale, analizza le diverse tecniche individuate applicandole ad un ambiente containerizzato.

Ottimizzazione del processo di distillazione per il recupero del TiCl4 in un impianto di sintesi dei catalizzatori Ziegler-Natta

Il presente lavoro di tesi riguarda lo studio di fattibilit�� e valutazione comparativa di soluzioni impiantistiche e di processo finalizzate all���ottimizzazione dell���attuale sezione di distillazione di un impianto di produzione dei catalizzatori Ziegler-Natta. Il TiCl4 figura tra i principali reagenti impiegati nella sintesi dei catalizzatori, ma la tecnologia attualmente in uso non ne consente il totale recupero. A partire da una panoramica dell���intero processo produttivo dei catalizzatori Ziegler-Natta, si sono analizzate le criticit�� della sezione di distillazione e si sono valutate possibili soluzioni. Con l���obiettivo di ottenere un significativo recupero del TiCl4 rispetto alla situazione attuale, lo studio di fattibilit�� si �� orientato verso un processo di distillazione con solvente. Al fine di valutare l���efficacia di tale soluzione, si �� utilizzato il programma Aspen Plus V12. I principali composti coinvolti nel processo, che verranno implementati nell���ambiente di simulazione, sono: il TiCl4, il TiCl3(OC2H5) e un solvente. Quest���ultimo �� il risultato di una ricerca tra sostanze con propriet�� idonee al processo di distillazione studiato. Per ognuno dei composti sono richieste le principali propriet�� termo-fisiche. Tuttavia, per il TiCl3(OC2H5) non vi sono informazioni disponibili presso le banche dati e la molecola �� termicamente instabile. �� stato perci�� impiegato un particolare approccio ai contributi di gruppo per stimarne le propriet�� d���interesse. Il solvente adottato �� costituito da una miscela di isomeri: sono state effettuate delle misurazioni al fine di confermare un composto puro per l���ambiente di simulazione. Le simulazioni di processo hanno permesso di condurre con successo lo studio di fattibilit��. Ulteriori proposte impiantistiche e per apparecchiature sono state valutate a completamento di tale studio. Il presente lavoro �� stato svolto presso il centro Ricerche e Sviluppo ���Giulio Natta��� nella sede di Ferrara di LyondellBasell Industries.

Studio e sperimentazione di approcci neurali predittivi per il mercato azionario.

Il mercato azionario �� sempre stato caso di studio, soprattutto per la sua complessit��, e la difficolta di predirne il comportamento. I fattori in gioco sono davvero tanti, dalla politica ai problemi aziendali stessi. Pur sapendo che il mondo finanziario �� un mondo complicato, permette per�� possibilit�� di guadagno elevate. Nel documento vengono descritti alcuni approcci utilizzati per eseguire delle predizioni, dai metodi pi�� classici come la regressione, fino all'utilizzo di reti neurali. Vengono infatti descritti tre modelli che sfruttano le caratteristiche della LSTM, e un modello che sfrutta l'architettura Transformer, proposto recentemente,

Obiettivo NZEB nella riqualificazione di condomini: studio di fattibilit�� di impianto centralizzato a pompa di calore tramite simulazioni in regime dinamico

Molti edifici realizzati negli anni ���80-���90 sono caratterizzati da impianti con caldaie autonome e nell���ambito degli interventi di riqualificazione energetica solo raramente vengono inserite delle pompe di calore a causa della temperatura di funzionamento dell���impianto, che spesso deve essere mantenuta elevata per i sistemi di emissione a radiatori. Tuttavia la riduzione dei carichi termici dovuti all'isolamento degli edifici consente di utilizzare i terminali esistenti facendoli lavorare a bassa temperatura, con temperature medie di 45-50��C. Obiettivo principale della tesi �� quindi la valutazione della fattibilit�� e dei vantaggi energetici nell���ambito della sostituzione di un sistema di riscaldamento autonomo a gas con un sistema a pompa di calore. Viene preso in esame un edificio condominiale formato da 47 alloggi sito a San Lazzaro di Savena e in particolare verr�� valutata la fattibilit�� di inserire un impianto centralizzato a pompa di calore per ogni corpo scala di cui �� composto l���edificio, alimentando l���impianto con pannelli fotovoltaici installati in copertura. Per valutare i vantaggi energetici �� stato utilizzato il software di simulazione dinamica Design Builder che consente di analizzare i fabbisogni energetici e la produzione di energia con step orario. Il modello dinamico permette anche di studiare le strategie d���involucro pi�� opportune per diminuire il fabbisogno energetico e poter far lavorare la pompa di calore con i radiatori esistenti a bassa temperatura. I risultati attesi dal lavoro sono molteplici: in primo luogo verificare che la scelta dell���introduzione della pompa di calore consenta all'edificio di ridurre i consumi di energia primaria da fonti non rinnovabili, con lo scopo di portare l���edificio ad una richiesta di quasi zero energia (NZEB) in linea con le nuove normative europee e nazionali; in secondo luogo che l���utilizzo della simulazione oraria consenta di valutare il matching reale tra produzione e consumo di energia.

Asynchronous Contact Tracing, Fighting Pandemics with Internet of Things

La pandemia da COVID-19 ha cambiato le nostre vite obbligandoci a vivere mesi di lockdown, distanziamento sociale ed uso delle mascherine. Il distanziamento sociale e l'uso delle mascherine, anche dopo la prima fase della pandemia, sono state le contromisure principali in quanto permettevano di limitare i contagi permettendo comunque alla gente di uscire di casa. Tutte queste contromisure hanno creato gravi danni all'economia del paese e alla vita personale dei cittadini. Dalla fase iniziale della pandemia si �� capito che per gestirla al meglio era necessario effettuare il numero maggiore di tamponi possibili per monitorare al meglio la diffusione del virus ma ci�� non era possibile in quanto non esistevano le tecnologie necessarie per testare milioni di persone al giorno. Da questa necessit�� sono nati i sistemi di Contact Tracing, sistemi che permettono di monitorare in modo anonimo e protetto i contatti sociali delle persone cos�� da capire se sono entrate in contatto con persone infette dal COVID-19 e solo in quel caso effettuare un tampone in modo tale da verificare se sono stati contagiati o meno. Tutti i sistemi di Contact tracing sviluppati ad oggi hanno mostrato problemi relativi alla protezione dei dati, alla scarsa ed inefficace comunicazione e non hanno ridotto al meglio il numero di tamponi effettuati per rilevare realmente coloro che erano stati contagiati avendo quindi uno scarso utilizzo soprattutto a causa della poca fiducia degli utenti riguardo l'utilizzo dei loro dati ed al fatto che dovevano autodichiararsi positivi. Con questa tesi presenter�� una nuova tecnica per effettuare il Contact Tracing che combina l'utilizzo del Group Testing all'utilizzo dell'IoT e delle reti per tracciare i contatti tra gli utenti ed il virus chiamata Asynchronous Contact Tracing. Mostrer�� come �� stato progettato e sviluppato e mostrer�� le performance grazie a degli esperimenti reali.

Intelligenza artificiale e test di Turing

Obiettivo di questo lavoro di tesi consiste nell���analizzare la domanda che il matematico e logico inglese Alan Turing propose di considerare: ���Can machines think?���. Il quesito, esaminato attraverso la formulazione del gioco dell���imitazione e ormai ricordato come Test di Turing, �� talmente interessante da essere divenuto uno degli argomenti pi�� discussi nell���ambito delle scienze cognitive, della filosofia della mente e dell���informatica. In particolare �� stata fondata una disciplina, chiamata intelligenza artificiale o IA, che intende studiare e comprendere se e come un sistema informatico possa essere capace di simulare una mente umana e un suo tipico comportamento. Questa tesi presenta una disamina sull���intelligenza artificiale e sul Test di Turing. Dell���IA si prenderanno in esame alcune definizioni formali della disciplina, le teorie di intelligenza artificiale debole e forte, e in particolare l���esperimento mentale della Stanza Cinese, il machine learning, il deep learning e le reti neurali, alcuni loro esempi di implementazione in diversi ambiti e infine alcune questioni etiche relative all���IA. Successivamente verranno esaminati la descrizione del gioco dell���imitazione, le pi�� importanti critiche ed obiezioni al test di Turing, una variante del test, chiamata Test di Turing Totale, il premio Loebner, le previsioni fatte dal matematico e alcuni tentativi di superamento del test, tra cui l���implementazione dei chatterbot ELIZA, ALICE ed Eugene Goostman. Saranno infine proposte delle conclusioni in merito al lavoro svolto.