General-Purpose Computing on Graphic Processing Unit (GPGPU): metodi e tecnologie per lo sviluppo di applicazioni

Microprocessori basati su singolo processore (CPU), hanno visto una rapida crescita di performances ed un abbattimento dei costi per circa venti anni. Questi microprocessori hanno portato una potenza di calcolo nell’ordine del GFLOPS (Giga Floating Point Operation per Second) sui PC Desktop e centinaia di GFLOPS su clusters di server. Questa ascesa ha portato nuove funzionalità nei programmi, migliori interfacce utente e tanti altri vantaggi. Tuttavia questa crescita ha subito un brusco rallentamento nel 2003 a causa di consumi energetici sempre più elevati e problemi di dissipazione termica, che hanno impedito incrementi di frequenza di clock. I limiti fisici del silicio erano sempre più vicini. Per ovviare al problema i produttori di CPU (Central Processing Unit) hanno iniziato a progettare microprocessori multicore, scelta che ha avuto un impatto notevole sulla comunità degli sviluppatori, abituati a considerare il software come una serie di comandi sequenziali. Quindi i programmi che avevano sempre giovato di miglioramenti di prestazioni ad ogni nuova generazione di CPU, non hanno avuto incrementi di performance, in quanto essendo eseguiti su un solo core, non beneficiavano dell’intera potenza della CPU. Per sfruttare appieno la potenza delle nuove CPU la programmazione concorrente, precedentemente utilizzata solo su sistemi costosi o supercomputers, è diventata una pratica sempre più utilizzata dagli sviluppatori. Allo stesso tempo, l’industria videoludica ha conquistato una fetta di mercato notevole: solo nel 2013 verranno spesi quasi 100 miliardi di dollari fra hardware e software dedicati al gaming. Le software houses impegnate nello sviluppo di videogames, per rendere i loro titoli più accattivanti, puntano su motori grafici sempre più potenti e spesso scarsamente ottimizzati, rendendoli estremamente esosi in termini di performance. Per questo motivo i produttori di GPU (Graphic Processing Unit), specialmente nell’ultimo decennio, hanno dato vita ad una vera e propria rincorsa alle performances che li ha portati ad ottenere dei prodotti con capacità di calcolo vertiginose. Ma al contrario delle CPU che agli inizi del 2000 intrapresero la strada del multicore per continuare a favorire programmi sequenziali, le GPU sono diventate manycore, ovvero con centinaia e centinaia di piccoli cores che eseguono calcoli in parallelo. Questa immensa capacità di calcolo può essere utilizzata in altri campi applicativi? La risposta è si e l’obiettivo di questa tesi è proprio quello di constatare allo stato attuale, in che modo e con quale efficienza pùo un software generico, avvalersi dell’utilizzo della GPU invece della CPU.

Aggregazione delle query per sistemi pub/sub: il progetto SALES

I sistemi mobili rappresentano una classe di sistemi distribuiti caratterizzata dalla presenza di dispositivi portatili eterogenei quali PDA, laptop e telefoni cellulari che interagiscono tra loro mediante una rete di interconnessione wireless. Una classe di sistemi mobili di particolare interesse è costituita dai sistemi basati sul modello di interazione publish/subscribe. Secondo tale schema, i nodi all'interno di una rete possono assumere due ruoli differenti: i produttori di informazione, chiamati publisher, ed i consumatori di informazione, chiamati subscriber. Tipicamente, l'interazione tra essi è mediata da un gestore di eventi che indirizza correttamente le informazioni ricevute dai publisher verso i subscriber interessati, sulla base degli interessi espressi da questi ultimi tramite sottoscrizioni. Nella progettazione di sistemi mobili, a differenza di quelli tradizionali basati su nodi fissi, bisogna tenere conto di problemi quali la scarsa capacità computazionale dei dispositivi e la limitata larghezza di banda delle reti wireless. All'interno di tale ambito, stanno recentemente assumendo sempre maggiore importanza i sistemi context-aware, ovvero sistemi mobili che sfruttano i dati provenienti dall'ambiente circostante e dai dispositivi stessi per adattare il proprio comportamento e notificare agli utenti la presenza di informazioni potenzialmente utili. Nello studio di questi sistemi, si è notato che i nodi che si trovano nella stessa area geografica generano tipicamente delle sottoscrizioni che presentano tra loro un certo grado di similarità e coperture parziali o totali. Il gruppo di ricerca del DEIS dell’Università di Bologna ha sviluppato un'infrastruttura di supporto per sistemi mobili context-aware, chiamata SALES. Attualmente il sistema progettato non considera le similarità delle sottoscrizioni e quindi non sfrutta opportunamente tale informazione. In questo contesto si rende necessario l'adozione di opportune tecniche di aggregazione delle sottoscrizioni atte ad alleggerire la computazione dei nodi mobili e le comunicazioni tra loro. Il lavoro presentato in questa tesi sarà finalizzato alla ricerca, all'adattamento ed all'implementazione di una tecnica di aggregazione delle sottoscrizioni. Tale tecnica avrà lo scopo di rilevare e sfruttare le similarità delle sottoscrizioni ricevute dal sistema al fine di ridurne il numero; in questo modo, quando un nodo riceverà un dato, il processo di confronto tra l'insieme delle sottoscrizioni memorizzate e il dato ricevuto sarà più leggero, consentendo un risparmio di risorse computazionali. Inoltre, adattando tali tecniche, sarà possibile modulare anche il traffico dati scaturito dalle risposte alle sottoscrizioni. La struttura di questa tesi prevede un primo capitolo sui sistemi context-aware, descrivendone le principali caratteristiche e mettendo in luce le problematiche ad essi associate. Il secondo capitolo illustra il modello di comunicazione Publish/Subscribe, modello di riferimento per i moderni sistemi context-aware e per i sistemi mobili in generale. Il terzo capitolo descrive l'infrastruttura SALES sulla quale si è progettata, implementata e testata la soluzione proposta in questa tesi. Il quarto capitolo presenta le principali tecniche di aggregazione delle sottoscrizioni e spiega come possono essere adattate al contesto di questa tesi. Il quinto capitolo effettua l'analisi dei requisiti per comprendere meglio il comportamento della soluzione; seguono la progettazione e l’implementazione della soluzione su SALES. Infine, il sesto capitolo riporta in dettaglio i risultati ottenuti da alcuni degli esperimenti effettuati e vengono messi a confronto con quelli rilevati dal sistema di partenza.

Alla ricerca dell'autenticità. Kathy Acker e Vladimir Sorokin a confronto

Il mio lavoro di tesi si intitola "Alla ricerca dell'autenticità. Kathy Acker e Vladimir Sorokin a confronto". La comparazione riflette sulle inaspettate similarità sociali, e di conseguenza letterarie, di Usa e Urss dagli anni Settanta agli anni Novanta, indagate attraverso l'arte dei due scrittori citati nel titolo.  Kathy Acker è nata nel 1947 a New York e durante gli anni Settanta frequentò assiduamente la comunità artistica definita "Downtown New York". Vladimir Sorokin è nato nel 1955 nei dintorni di Mosca e negli stessi anni entrò all'intorno del circolo "Moskovskij Konzeptualism" della grande città. Queste due comunità artistiche erano create dalla libera aggregazione di artisti, scultori, letterati, poeti, musicisti.. in un vortice creativo in contrasto con la chiusura sociale e artistica degli ambiti definibili come accademici o ufficiali.  Con le loro opere Acker e Sorokin cercarono di distruggere le norme sovraimposte e arrivare all'"autenticità" riguardo al sé, all'homo sovieticus, all'uomo americano e riguardo al genere umano in generale.  Nell'arco del mio studio l'utopia del radioso avvenire sovietico e l'utopia del sogno americano d'oltreoceano si sono rivelati come prigioni della vita di ogni giorno, in grado di allontanare l'uomo dai suoi desideri veri e dai suoi impulsi più umani. Le risposte artistiche delle due comunità in generale e dei due scrittori in particolare sono volte alla liberazione dai vincoli dell'utopia e alla riscoperta di ciò che è ritenuto come debolezza e bassezza dell'uomo. Le due comunità artistiche cercarono il contatto con un vasto pubblico non elitario, cercano un linguaggio comprensibile da tutti. Contemporaneamente il corpo con tutte le sue pulsioni cerca di riguadagnare il proprio spazio in un sè egemonizzato dalla mente. Ma quel che queste comunità artistiche soprattutto fanno è porre domande alla coscienza e incoscienza della società. Cercano di trasformare il terrore quotidiano in qualcosa di comprensibile e scaricabile, un ruolo che una volta era proprio dei rituali trasgressivi del popolo e che dal Novecento, con la trasformazione del popolo in massa omologata, sono venuti a mancare. Acker e Sorokin cercano strutture narrative e artistiche in grado di proporre alla “corporealtà collettiva” una via di redenzione ritualistica. Questi artisti non si conformano e sono in grado di illuminare, di dare sostentamento all'individuo nella ricerca personale di una lingua, di un pensiero, di un mito in cui vivere. Reagiscono al balbettio omologante delle società di massa, non si adeguano a nessuna forma fissa e anche la loro arte continua a evolvere, a fallire, a cercare.

Vector Fields in a Rindler Space

In questo lavoro ci si propone di studiare la quantizzazione del campo vettoriale, massivo e non massivo, in uno spazio-tempo di Rindler, considerando in particolare i gauge di Feynman e assiale. Le equazioni del moto vengono risolte esplicitamente in entrambi i casi; sotto opportune condizioni, è stato inoltre possibile trovare una base completa e ortonormale di soluzioni delle equazioni di campo in termini di modi normali di Fulling. Si è poi analizzata la quantizzazione dei campi vettoriali espressi in questa base.

Strutture d'ordine su insiemi di permutazioni e di cammini di Dyck

In questa tesi si studiano strutture d'ordine presenti su insiemi di permutazioni. In particolare si studiano la funzione di Moebius del poset delle permutazioni ordinate per contenimento con motivi consecutivi e il reticolo delle permutazioni che evitano un motivo di lunghezza tre usando l'isomorfismo con l'insieme dei cammini di Dyck.

Un algoritmo di visione artificiale per l'individuazione dello switching point nel processo di etichettatura markerless

La tesi descrive il progetto e il funzionamento di un algoritmo basato su un sistema di visione, studiato allo scopo di eliminare i marker, che vengono utilizzati dai sensori di contrasto nel processo di taglio delle singole etichette a partire dalle bobine che scorrono sul rullo.