Progetto ed implementazione di protocolli a basso consumo energetico per reti wireless

"I computer del nuovo millennio saranno sempre più invisibili, o meglio embedded, incorporati agli oggetti, ai mobili, anche al nostro corpo. L'intelligenza elettronica sviluppata su silicio diventerà sempre più diffusa e ubiqua. Sarà come un'orchestra di oggetti interattivi, non invasivi e dalla presenza discreta, ovunque". [Mark Weiser, 1991] La visione dell'ubiquitous computing, prevista da Weiser, è ormai molto vicina alla realtà e anticipa una rivoluzione tecnologica nella quale l'elaborazione di dati ha assunto un ruolo sempre più dominante nella nostra vita quotidiana. La rivoluzione porta non solo a vedere l'elaborazione di dati come un'operazione che si può compiere attraverso un computer desktop, legato quindi ad una postazione fissa, ma soprattutto a considerare l'uso della tecnologia come qualcosa di necessario in ogni occasione, in ogni luogo e la diffusione della miniaturizzazione dei dispositivi elettronici e delle tecnologie di comunicazione wireless ha contribuito notevolmente alla realizzazione di questo scenario. La possibilità di avere a disposizione nei luoghi più impensabili sistemi elettronici di piccole dimensioni e autoalimentati ha contribuito allo sviluppo di nuove applicazioni, tra le quali troviamo le WSN (Wireless Sensor Network), ovvero reti formate da dispositivi in grado di monitorare qualsiasi grandezza naturale misurabile e inviare i dati verso sistemi in grado di elaborare e immagazzinare le informazioni raccolte. La novità introdotta dalle reti WSN è rappresentata dalla possibilità di effettuare monitoraggi con continuità delle più diverse grandezze fisiche, il che ha consentito a questa nuova tecnologia l'accesso ad un mercato che prevede una vastità di scenari indefinita. Osservazioni estese sia nello spazio che nel tempo possono essere inoltre utili per poter ricavare informazioni sull'andamento di fenomeni naturali che, se monitorati saltuariamente, non fornirebbero alcuna informazione interessante. Tra i casi d'interesse più rilevanti si possono evidenziare: - segnalazione di emergenze (terremoti, inondazioni) - monitoraggio di parametri difficilmente accessibili all'uomo (frane, ghiacciai) - smart cities (analisi e controllo di illuminazione pubblica, traffico, inquinamento, contatori gas e luce) - monitoraggio di parametri utili al miglioramento di attività produttive (agricoltura intelligente, monitoraggio consumi) - sorveglianza (controllo accessi ad aree riservate, rilevamento della presenza dell'uomo) Il vantaggio rappresentato da un basso consumo energetico, e di conseguenza un tempo di vita della rete elevato, ha come controparte il non elevato range di copertura wireless, valutato nell'ordine delle decine di metri secondo lo standard IEEE 802.15.4. Il monitoraggio di un'area di grandi dimensioni richiede quindi la disposizione di nodi intermedi aventi le funzioni di un router, il cui compito sarà quello di inoltrare i dati ricevuti verso il coordinatore della rete. Il tempo di vita dei nodi intermedi è di notevole importanza perché, in caso di spegnimento, parte delle informazioni raccolte non raggiungerebbero il coordinatore e quindi non verrebbero immagazzinate e analizzate dall'uomo o dai sistemi di controllo. Lo scopo di questa trattazione è la creazione di un protocollo di comunicazione che preveda meccanismi di routing orientati alla ricerca del massimo tempo di vita della rete. Nel capitolo 1 vengono introdotte le WSN descrivendo caratteristiche generali, applicazioni, struttura della rete e architettura hardware richiesta. Nel capitolo 2 viene illustrato l'ambiente di sviluppo del progetto, analizzando le piattaforme hardware, firmware e software sulle quali ci appoggeremo per realizzare il progetto. Verranno descritti anche alcuni strumenti utili per effettuare la programmazione e il debug della rete. Nel capitolo 3 si descrivono i requisiti di progetto e si realizza una mappatura dell'architettura finale. Nel capitolo 4 si sviluppa il protocollo di routing, analizzando i consumi e motivando le scelte progettuali. Nel capitolo 5 vengono presentate le interfacce grafiche utilizzate utili per l'analisi dei dati. Nel capitolo 6 vengono esposti i risultati sperimentali dell'implementazione fissando come obiettivo il massimo lifetime della rete.

"Talking about Marriage ..." : Polizeiarbeit in Upper West, Ghana /// Arbeitspapiere / Institut für Ethnologie und Afrikastudien ; 102

Polizei in Afrika ist korrupt und schlecht ausgebildet und eine „Marionette“ der Regierungen − so das nicht nur im populären, sondern auch sozialwissenschaftlichen Diskurs vermittelte Bild. Eine ethnographische Perspektive, die Polizeiarbeit im Alltag beobachtet und auf die Interaktionsstrategien der Polizisten mit Klienten und ihre Deutungen und Selbstbilder fokussiert, erlaubt neue Einsichten in das alltägliche Funktionieren der Organisation. Die vorliegende Arbeit basiert auf einem dreimonatigen Aufenthalt in der domestic violence unit der Police Headquarters in der Upper West Region Ghanas. Sie zeigt unter anderem, wie die Akteure die Ausbildung zum Polizisten, Gehaltsfragen, Versetzungen, Geschlechterverhältnis und Beförderungen konzeptionalisieren und wo sie sich in ihrer Arbeitswelt positionieren. Die besondere Aufmerksamkeit der Arbeit gilt der Interaktion der Polizisten mit Akteuren außerhalb ihrer Organisation, den „Klienten“. Eine zentrale Erkenntnis ist, dass die Klienten erst mit Hilfe typischer bürokratischer Praktiken und Redensarten als solche von den Polizisten konstruiert werden. Dabei sind die Klienten aber weder passiv polizeilicher Willkür ausgeliefert noch können einflussreiche Klienten die Polizei nach ihrem Gusto manipulieren. In zwei Fallstudien von Verhandlungssituationen wird deutlich, wie Polizisten Autorität in der Interaktion mit Klienten herstellen und legitimieren und welche Maßnahmen Klienten ihrerseits ergreifen, um die Situation zu ihren Gunsten zu gestalten.

On the GKP Vacuum in Gauge/Gravity Correspondences

Within the framework of the AdS5/CFT4 correspondence, the GKP string living on a AdS5 x S5 background finds a counterpart in the anti-ferromagnetic vacuum state for the spin chain, fruitfully employed to investigate the dual N=4 SYM superconformal gauge theory. The thesis mainly deals with the excitations over such a vacuum: dispersion relations and scattering matrices are computed, moreover a set of Asymptotic Bethe Ansatz equations is formulated. Furthermore, the survey of the GKP vacuum within the AdS4/CFT3 duality between a string theory on AdS4 x CP 3 and N=6 Chern-Simons reveals intriguing connections relating the latter to N=4 SYM, in a peculiar high spin limit.

Thermal inflation and the cosmological moduli problem

Ho studiato la possibilità di soluzione per il problema cosmologico dei moduli (CMP) presente a causa della compattificazione delle dimensioni extra tramite un periodo di inflazione a basse energie (Thermal Inflation). L'elaborato consta di cinque capitoli. Il primo introduce il lettore alla problematica dei moduli partendo dalla teoria Kaluza-Klein. Il secondo riguarda interamente il CMP e altri problemi cosmologici associati ai moduli. Nel terzo viene descritta la thermal inflation e le condizioni di funzionamento. Nel quarto capitolo viene preso in esame il problema di stabilizzazione dei moduli nella teoria di stringa tipo IIB: vengono descritti sia il meccanismo KKTL che il LVS. L'ultimo capitolo consiste nel calcolo della diluizione dei moduli, enunciata prima in un contesto generale e infine applicata al LVS, tramite la thermal inflation. Viene altresì presa in esame la possibilità di due epoche di thermal inflation, al fine di ottenere una diluizione più efficiente dei moduli. In LVS sono presenti due moduli, differenti per massa e vita media. Il più leggero è soggetto al CMP e si trova che, anche dopo due periodi di thermal inflation vi è ancora un numero eccessivo di tali campi, in quanto se da un lato la thermal inflation ne diliusca la densità iniziale, dall'altro ne causa una forte riproduzione, dovuta essenzialmente alle caratteristiche del modulo

Formazione e pratica del pensiero orchestrale di Hector Berlioz. Caratteri poetici e strategie del suono

Lo scopo della dissertazione “Formazione e pratica del pensiero orchestrale di Hector Berlioz. Caratteri poetici e strategie del suono” è quello di indagare i tratti essenziali del pensiero di Berlioz in merito all’orchestra riprendendo in considerazione gli elementi della sua educazione giovanile. In particolare, le nozioni ricavate dai suoi insegnanti di composizione Le Sueur e Reicha e dai corsi di medicina brevemente frequentati a Parigi sono indagate con approccio rinnovato, alla luce di nuovi filoni di studio indagati dalla musicologia negli anni più recenti. Sono analizzate anche le recensioni di Berlioz, alla ricerca di elementi che aiutino a comprendere la sua musica con le argomentazioni destinate a quella altrui. È analizzato anche il percorso della trattatistica che da un iniziale approccio di tipo pratico tipico del XVIII secolo, giunge con il trattato di Berlioz a una forte connotazione poetica delle risorse strumentali e orchestrali. Nella seconda parte della dissertazione sono analizzate invece alcune opere di Berlioz e alcune questioni generali concernenti il suo modo di scrivere per l’orchestra, specialmente in relazione ad altri parametri musicali. Nella dissertazione notevole attenzione è data al rapporto fra questioni tecniche e poetiche, proponendo un approccio leggermente rinnovato.

Numerical modelling of fluid-structure interaction with application in hemodynamics

The thesis deals with numerical algorithms for fluid-structure interaction problems with application in blood flow modelling. It starts with a short introduction on the mathematical description of incompressible viscous flow with non-Newtonian viscosity and a moving linear viscoelastic structure. The mathematical model consists of the generalized Navier-Stokes equation used for the description of fluid flow and the generalized string model for structure movement. The arbitrary Lagrangian-Eulerian approach is used in order to take into account moving computational domain. A part of the thesis is devoted to the discussion on the non-Newtonian behaviour of shear-thinning fluids, which is in our case blood, and derivation of two non-Newtonian models frequently used in the blood flow modelling. Further we give a brief overview on recent fluid-structure interaction schemes with discussion about the difficulties arising in numerical modelling of blood flow. Our main contribution lies in numerical and experimental study of a new loosely-coupled partitioned scheme called the kinematic splitting fluid-structure interaction algorithm. We present stability analysis for a coupled problem of non-Newtonian shear-dependent fluids in moving domains with viscoelastic boundaries. Here, we assume both, the nonlinearity in convective as well is diffusive term. We analyse the convergence of proposed numerical scheme for a simplified fluid model of the Oseen type. Moreover, we present series of experiments including numerical error analysis, comparison of hemodynamic parameters for the Newtonian and non-Newtonian fluids and comparison of several physiologically relevant computational geometries in terms of wall displacement and wall shear stress. Numerical analysis and extensive experimental study for several standard geometries confirm reliability and accuracy of the proposed kinematic splitting scheme in order to approximate fluid-structure interaction problems.

Das Phosphoproteom von Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereichs nach Bestrahlung und Applikation des Cyclooxygenase-Inhibitors Flurbiprofen

Ziel: Die Radiotherapie hat in der Behandlung von Plattenepithelkarzinomen des Kopf- und Halsbereichs nach wie vor einen hohen Stellenwert. Der Erfolg eines Therapieregimes, das die Behandlung mit ionisierenden Strahlen einschließt, ist jedoch häufig limitiert durch die Entwicklung radioresistenter Tumorzellpopulationen, die nicht selten durch die Bestrahlung selbst induziert wird. Die Mechanismen, die zu einer solchen bestrahlungsinduzierten Radioresistenz führen sind bisher nur unvollständig verstanden und Methoden, durch die die Entwicklung von Radioresistenz verhindert werden könnte, wie beispielsweise der präventive Einsatz von Pharmazeutika, sind bislang nicht systematisch untersucht. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu überprüfen, ob der Cyclooxygenase-Inhibitor Flurbiprofen durch Bestrahlung induzierte Veränderungen der Phosphoprotein-Expression verstärken oder abschwächen kann und ob sich aus solchen Modifikationen des Bestrahlungsergebnisses ein radioprotektiver Effekt der Flurbiprofenapplikation ableiten lässt. Methoden: Es wurde ein experimenteller Ansatz gewählt, der mittels 2D PAGE und anschließender MALDI-TOF Massenspektrometrie das Phosphoproteom einer HNSCC-Zelllinie unter verschiedenen Bedingungen untersuchte. Die Zellen wurden entweder mit einer Energiedosis von 8 Gy bestrahlt, mit einer 200 μM Flurbiprofen enthaltenden Lösung inkubiert oder sie wurden mit einer Kombination aus Flurbiprofenapplikation und Bestrahlung behandelt. Vor der 2D PAGE wurden die Phosphoproteine durch IMAC angereichert. Zur Verbesserung der Gel-Analytik wurde die Software Delta 2D angewendet, die zum Ausgleich von Laufweitenunterschieden zwischen den Gelen ein Warping vorsieht. Ergebnisse und Diskussion: Bei der Analyse, der unter den verschiedenen experimentellen Bedingungen differentiell exprimierten Phosphoproteinen mittels bioinformatischer Hilfsprogramme wie z.B. WEBGestalt und STRING, wurden sieben Proteine mit Bedeutung für das Wachstum und die Entdifferenzierung von Tumoren identifiziert und einer ausführlichen Literaturrecherche unterzogen. Auf diese Weise konnten die Ergebnisse der für die vorliegende Arbeit durchgeführten Experimente in den systembiologischen Kontext eingeordnet werden. Besonders hervorzuheben ist die Herabregulierung der möglicherweise Radioresistenz vermittelnden Proteine GRP-75, 14-3-3 sigma und CRT sowie die Herabregulierung des anti-apoptotischen und tumor-begünstigenden Hsp60 durch Flurbiprofen. Die Verminderung der Expression unterstreicht das Potential dieses Pharmakons sowie der Klasse der COX-Inhibitoren als mögliche radiosensitivierende und tumorsuppressive Substanzen.

La scrittura dell'interpretazione: Teoria e pratica della trascrizione musicale durante gli ‘anni veneziani’ di Bruno Maderna (1946-1952)

La definizione di «scrittura dell’interpretazione» comprime in una sola locuzione la descrizione dell’oggetto principale del nostro studio, ovvero il problema della trascrizione musicale, descritta, non tanto come un determinato genere musicale, quanto come una ragione di osmosi e interferenze tra il fatto compositivo e quello interpretativo. Ad una traversata di quel territorio ci si appresta incentrando la trattazione intorno alla figura e all’opera del giovane compositore e direttore Bruno Maderna, autore di diverse trascrizioni della cosiddetta musica antica (dall’Odhecaton A, Monteverdi, Viadana, Frescobaldi, Legrenzi, ed altri ancora). Attraverso gli esempi presentati si intende mostrare come l’approccio maderniano alla trascrizione musicale si giustifichi a partire dalla sua stessa teoria e pratica dell’interpretazione musicale, più che in base a concetti forti definiti sul versante della scrittura, quali ad esempio quelli di analisi e parodia. Pari attenzione si offre al contesto storico degli anni in cui egli gravita, opera e si afferma come musicista (1946-1952 circa), dedicando ampio spazio alle figure di Gian Francesco Malipiero, Angelo Ephrikian e Luigi Nono, autori a loro volta di trascrizioni e revisioni di opere del Cinquecento, del Seicento e del Settecento. Intorno ai loro rapporti viene fornita una documentazione significativa, in buona parte inedita o poco conosciuta dagli studiosi, resa disponibile grazie alle ricerche d’archivio di cui si avvantaggia la nostra trattazione.

Bodenuntersuchungen in Trockenmaaren der Eifel – Deckschichten in einer Vulkanreliefform und deren anthropogene Überprägung

Die im Rahmen des ELSA-Projekts des Geowissenschaftlichen Instituts der Johannes Gutenberg-Universität Mainz erbohrten Kerne im Oberwinkler Maar (OW1) und im Jungferweiher Maar (JW3) wurden auf das Vorkommen des periglazialen Deckschichtensystems und dessen anthropogenen Überprägung untersucht. Es gab bis dato noch keine Unternehmungen diese Formen der Bodenbildung und -entwicklung in einem Trockenmaar zu suchen, geschweige denn zu untersuchen. rnDie Ergebnisse zeigen auf, dass sich Deckschichten auch in der Vulkanreliefform eines Trockenmaars ausbilden können und dass die Überprägung je nach Kraterform und anthropogener Flächennutzung unterschiedlich im Bodenprofil in Erscheinung tritt (Mächtigkeit von kolluvialen/alluvialen Lagen oder Anzahl der Holzkohlefunde).rnZur Untersuchung der Deckschichten und deren anthropogenen Überprägung wurden sowohl bodenkundliche Analysen als auch Literatur- und Kartenauswertungen unternommen. Als eine neue Methode zur Identifizierung von den verschiedenen Bodenhorizonten wurde die mikroskopische Analyse eingeführt. Dabei kam es hauptsächlich darauf an, die Minerale der Laacher-See-Tephra (LST) ausfindig zu machen und so die Bodenbildung und -entwicklung nicht nur zeitlich einordnen zu können, sondern auch die verschiedenen Materialeinträge (u.a. Deckschichtenmaterial) an den Profilstandort unterscheiden zu können.rnAls grundlegendes Ergebnis liefert die vorliegende Arbeit den Beweis, dass sich die periglazialen Deckschichten und deren anthropogenen Überprägung nicht nur in den typischen Zonen der deutschen Mittelgebirge ausbilden, sondern auch in der vulkanischen Reliefform eines Trockenmaars. Hinzukommt die Tatsache, dass statt den typischen vielen Geländeaufschlüssen für einen Standort – Catena – jeweils ein einzelner Bohrkern ausgereicht hat, um zu dieser genauen Erkenntnisgewinnung – maßgeblich bedingt durch die mikroskopische Analyse – zu kommen.

Quantum simulation of (1+1)D QED via a Zn lattice Gauge theory

La simulazione di un sistema quantistico complesso rappresenta ancora oggi una sfida estremamente impegnativa a causa degli elevati costi computazionali. La dimensione dello spazio di Hilbert cresce solitamente in modo esponenziale all'aumentare della taglia, rendendo di fatto impossibile una implementazione esatta anche sui più potenti calcolatori. Nel tentativo di superare queste difficoltà, sono stati sviluppati metodi stocastici classici, i quali tuttavia non garantiscono precisione per sistemi fermionici fortemente interagenti o teorie di campo in regimi di densità finita. Di qui, la necessità di un nuovo metodo di simulazione, ovvero la simulazione quantistica. L'idea di base è molto semplice: utilizzare un sistema completamente controllabile, chiamato simulatore quantistico, per analizzarne un altro meno accessibile. Seguendo tale idea, in questo lavoro di tesi si è utilizzata una teoria di gauge discreta con simmetria Zn per una simulazione dell'elettrodinamica quantistica in (1+1)D, studiando alcuni fenomeni di attivo interesse di ricerca, come il diagramma di fase o la dinamica di string-breaking, che generalmente non sono accessibili mediante simulazioni classiche. Si propone un diagramma di fase del modello caratterizzato dalla presenza di una fase confinata, in cui emergono eccitazioni mesoniche ed antimesoniche, cioè stati legati particella-antiparticella, ed una fase deconfinata.

Mental reversal of imagined melodies: A role for the posterior parietal cortex

Two fMRI experiments explored the neural substrates of a musical imagery task that required manipulation of the imagined sounds: temporal reversal of a melody. Musicians were presented with the first few notes of a familiar tune (Experiment 1) or its title (Experiment 2), followed by a string of notes that was either an exact or an inexact reversal. The task was to judge whether the second string was correct or not by mentally reversing all its notes, thus requiring both maintenance and manipulation of the represented string. Both experiments showed considerable activation of the superior parietal lobe (intraparietal sulcus) during the reversal process. Ventrolateral and dorsolateral frontal cortices were also activated, consistent with the memory load required during the task. We also found weaker evidence for some activation of right auditory cortex in both studies, congruent with results from previous simpler music imagery tasks. We interpret these results in the context of other mental transformation tasks, such as mental rotation in the visual domain, which are known to recruit the intraparietal sulcus region, and we propose that this region subserves general computations that require transformations of a sensory input. Mental imagery tasks may thus have both task or modality-specific components as well as components that supersede any specific codes and instead represent amodal mental manipulation.

Career Influences of Music Education Audition Candidates

In this descriptive study, we examined the influences and experiences motivating students to enter college-level music schools as reported by a population of precollegiate students auditioning (but not yet accepted) to music education degree programs. As a follow-up to a published pilot study, this research was designed to quantify the various experiences respondents had as part of their precollege school and community programs that related to teaching and music. Results indicate a strong connection between respondents’ primary musical background and future teaching interest. The top three influential experiences were related to high school ensemble membership (band, choir, orchestra), and the most influential group of individuals in the decision to become a music educator were high school ensemble directors. Respondents from all four primary background groups (band, choir, orchestra, and general or other) rated private lesson teaching as their second strongest future teaching interest, just behind teaching at the high school level in their primary background. Respondents rated parents as moderately influential on their desire to become a music teacher.

Can You Hear the Shape of a Drum?

If you had perfect pitch and listened to a recording of the sounds a drum made when struck, could you determine the shape of the drum? This question is an example of an inverse problem; inverse problems arise in medical imaging, oil prospecting, spectroscopy, and many other fields. We’ll first discuss the analogous question in the simpler setting of plucking a string. Then we’ll tackle the problem for drums and see that there are some surprises. Finally, I will give a brief indication of how this problem relates to some of my recent research. The emphasis will be on the ideas rather than on the technical details, so there will be pretty pictures instead of equations.

Enhancing BOLD response in the auditory system by neurophysiologically tuned fMRI sequence

Auditory neuroscience has not tapped fMRI's full potential because of acoustic scanner noise emitted by the gradient switches of conventional echoplanar fMRI sequences. The scanner noise is pulsed, and auditory cortex is particularly sensitive to pulsed sounds. Current fMRI approaches to avoid stimulus-noise interactions are temporally inefficient. Since the sustained BOLD response to pulsed sounds decreases with repetition rate and becomes minimal with unpulsed sounds, we developed an fMRI sequence emitting continuous rather than pulsed gradient sound by implementing a novel quasi-continuous gradient switch pattern. Compared to conventional fMRI, continuous-sound fMRI reduced auditory cortex BOLD baseline and increased BOLD amplitude with graded sound stimuli, short sound events, and sounds as complex as orchestra music with preserved temporal resolution. Response in subcortical auditory nuclei was enhanced, but not the response to light in visual cortex. Finally, tonotopic mapping using continuous-sound fMRI demonstrates that enhanced functional signal-to-noise in BOLD response translates into improved spatial separability of specific sound representations.

INTERACTING WITH LOCAL AND REMOTE DATA RESPOSITORIES USING THE stashR PACKAGE

The stashR package (a Set of Tools for Administering SHared Repositories) for R implements a simple key-value style database where character string keys are associated with data values. The key-value databases can be either stored locally on the user's computer or accessed remotely via the Internet. Methods specific to the stashR package allow users to share data repositories or access previously created remote data repositories. In particular, methods are available for the S4 classes localDB and remoteDB to insert, retrieve, or delete data from the database as well as to synchronize local copies of the data to the remote version of the database. Users efficiently access information from a remote database by retrieving only the data files indexed by user-specified keys and caching this data in a local copy of the remote database. The local and remote counterparts of the stashR package offer the potential to enhance reproducible research by allowing users of Sweave to cache their R computations for a research paper in a localDB database. This database can then be stored on the Internet as a remoteDB database. When readers of the research paper wish to reproduce the computations involved in creating a specific figure or calculating a specific numeric value, they can access the remoteDB database and obtain the R objects involved in the computation.