La nuova frontiera dei dispositivi indossabili nella ricerca sulla malattia di Parkinson: gli sviluppi e le prospettive nello studio del sonno

La malattia di Parkinson, seconda tra le malattie degenerative più comuni, ha basato per anni la diagnosi e le valutazioni terapeutiche su scale di misura soggettive, di modesta accuratezza e limitate all’utilizzo clinico. Per questo motivo, alla luce di nuove tecnologie emergenti ed efficaci, questa tesi si propone di analizzare lo stato dell’arte dei dispositivi indossabili per la ricerca sul Parkinson e i suoi disturbi. Dopo una breve introduzione, la narrazione prende avvio, nel primo capitolo, con la descrizione della malattia seguita dai trattamenti curativi più utilizzati. Nel secondo capitolo verranno trattati i metodi di diagnosi, a partire dalle scale di valutazione qualitative per poi proseguire con una breve rassegna dei componenti e dei nuovi sensori utilizzabili per ottenere misurazioni quantitative. Questa descrizione sarà fondamentale per poter comprendere il funzionamento dei dispositivi che verranno successivamente citati. Il terzo capitolo si focalizza sulla sintomatologia del Parkinson e sulla rassegna dei dispositivi innovativi destinati alla diagnosi, al monitoraggio e alla cura, partendo dai sintomi motori più comuni ed evidenti, fino ad arrivare alle manifestazioni non motorie silenziose e subdole. Infine, la tesi si focalizzerà in particolar modo sul sonno. Dopo un’analisi della struttura del sonno, si tratteranno le metodiche più utilizzate fino ad oggi per lo studio dei disturbi notturni. Successivamente si proporranno alcuni nuovi dispositivi indossabili innovativi e li si metterà a confronto con i metodi tradizionali per analizzarne le potenzialità, gli svantaggi e i possibili sviluppi futuri. La tesi, nel suo complesso, si pone l’obiettivo di illustrare come, nella ricerca sul Parkinson, lo sviluppo di nuove tecnologie indossabili possa rappresentare un punto di svolta e di sostegno per la valutazione, la diagnosi, la cura della malattia per i clinici, i pazienti e chi se ne prende cura.

Detection e Classificazione di Jammer in Protocolli Random Access

Con il crescente utilizzo delle reti wireless la sicurezza e l'affidabilità del servizio stanno diventando requisiti fondamentali da garantire. Questo studio ha come obiettivi il rilevamento di un attacco jammer e la classificazione della tipologia dell'attacco (reattivo, random e periodico) in una rete wireless in cui gli utenti comunicano con un access point tramite il protocollo random access slotted Aloha. La classificazione degli attacchi è infatti fondamentale per attuare le dovute contromisure ed evitare cali di performance nella rete. Le metriche estratte, fra cui la packet delivery ratio (PDR) e la rispettiva analisi spettrale, il rapporto segnale rumore medio e la varianza dell'rapporto segnale rumore, sono risultate essere efficaci nella classificazione dei jammers. In questo elaborato è stato implementato un sistema di detection e classificazione di jammer basato su machine learning, che ha permesso di ottenere una accuratezza complessiva del 92.5% nella classificazione ed una probabilità di detection superiore al 95% per valori di PDR inferiori o uguali al 70%.

Caratterizzazione del controllo motorio tramite sensori inerziali in una popolazione di bambini con scoliosi idiopatica

Lo scopo del presente lavoro di tesi sperimentale è stato quello di caratterizzare il controllo motorio di bambini affetti da scoliosi idiopatica e di valutarne le alterazioni rispetto ad una popolazione a sviluppo tipico dello stesso range di età. La caratterizzazione è avvenuta grazie ad un approccio basato su sensori indossabili, che ha consentito di estrarre e quantificare un gruppo di metriche che includono parametri temporali del cammino, la loro variabilità e le metriche non lineari (RQA, MSE, HR). Queste ultime sono state estrapolate mediante l'elaborazione dei segnali provenienti dai sensori applicati su caviglie e tronco dei singoli soggetti. L'implementazione degli script utili è avvenuta mediante il software Matlab. I risultati suggeriscono che la scoliosi idiopatica influisca sul controllo motorio dei pazienti scoliotici e ciò si traduce in un cammino più lento, meno stabile e meno maturo, denotato da un’asimmetria temporale ma anche da un’asimmetria con pendolazione destrutturata.

Studio di progettazione di un sistema vite-madrevite per cilindri di sollevamento elettrici per applicazioni navali.

L’attività di tirocinio è iniziata con lo studio dei sottomarini e dei loro apparati. Una volta individuate le criticità del caso di studio è stata avviata una fase di ricerca bibliografica sui materiali e sui relativi processi tribologici coinvolti nello strisciamento tra vite e madrevite. La ricerca si è poi concentrata sui fenomeni di corrosione e sui materiali adatti a contrastarla; in base ai dati raccolti ne è stata selezionata una coppia per vite e madrevite. A questo punto è stata effettuata la modellazione CAD 3D del sistema di sollevamento, modellando i principali elementi del meccanismo, cioè la vite, la madrevite e i componenti che ospitano cuscinetti e guarnizioni. Contemporaneamente alla fase di disegno è stato effettuato il dimensionamento del sistema vite-madrevite e dei dispositivi necessari al suo funzionamento. Durante questa fase è stata progettata una legge di moto della vite tale da consentire prestazioni equivalenti o migliori del sistema idraulico da sostituire. Per la vite, oltre alle verifiche statiche e a fatica, è stato necessario effettuare le verifiche a carico di punta e di velocità critica. Durante i calcoli riguardanti la fatica, sono stati valutati gli effetti dovuti alla presenza della filettatura, calcolando i coefficienti di concentrazione delle tensioni grazie ad apposite simulazioni FEM. Inoltre, è stato dimensionato il collegamento tramite linguetta al motoriduttore. Dopo aver effettuato il dimensionamento statico della madrevite ed eseguito una verifica dei parametri che ne determinano l’usura, sono stati scelti i componenti commerciali come cuscinetti, guarnizioni e tenute. Terminata la fase di dimensionamento dei componenti è stato effettuato un approfondimento relativo al gruppo motoriduttore e al meccanismo frenante. Nei capitoli conclusivi sono stati valutati aspetti come la gestione dei carichi radiali, i test necessari ad ultimare la progettazione e i possibili sviluppi futuri.

"Spazi Calvario"

Questo lavoro nasce dal mio interesse verso la problematica dello spopolamento ed abbandono dei piccoli centri urbani, che caratterizza le aree interne italiane. Il tema sarà investigato a partire dall’analisi del borgo di Palma di Montechiaro, che ben si presta ad evidenziare come i progetti condivisi possano migliorare la qualità della vita dei piccoli centri urbani. Palma di Montechiaro, arroccata sulle pendici di una lieve altura, nell’ultimo decennio, facendo leva sullo spirito intraprendente di tanti cittadini e di una classe politica competente, è riuscita a superare questioni come il calo demografico dovuto alle scarse nascite, il processo di emigrazione, la mancanza di opportunità, la carenza di servizi ed offrire alla popolazione una qualità della vita migliore e nuove opportunità.

Un framework per la gestione di moduli di insider threat detection basati su eBPF

Gli Insider Threat sono una problematica complessa e rappresentano una delle problematiche più costose per le organizzazioni: questi ultimi possono, potenzialmente, realizzare grandi guadagni dalle informazioni sottratte danneggiando i clienti e provocando danni irreparabili all’organizzazione. Screening effettuati prima dell’assunzione e la costruzione di un relazione di fiducia basata sulla collaborazione rimangono fondamentali ma, spesso, non sono sufficienti ed è bene integrare il processo di difesa da insider threat all’interno delle business operation. Date queste precondizioni, l’obiettivo di questa tesi è stato quello di cercare un approccio sistematico per affrontare il problema dell’Insider Threat e di fornire nuovi strumenti per la sua detection altamente specializzati nel campo della cyber-security. Dato il campo applicativo, risulta fondamentale rendere questo processo totalmente trasparente al potenziale insider threat. Le più moderne tecniche di hiding, prese dai moderni malware, sono state implementate utilizzando eBPF rendendo possibile unire una quasi totale invisibilità unita alla stabilità garantita da questa tecnologia.

LIFE Living In Future ELBA - Masterplan strategico per la riqualificazione del sito di Elba - Ettlingen West

La riqualificazione di spazi inutilizzati all’interno delle città contemporanee è un’azione che porta benefici sia alla cittadinanza, sia all’ambiente. L’ex-sito di Elba è un perfetto esempio di spazio produttivo in disuso con edifici abbandonati al loro destino e la città di Ettlingen ha preso la decisione di riqualificarlo e di ridarlo alla cittadinanza, coinvolgendo attraverso il concorso internazionale Europan, architetti e ingegneri provenienti da tutta Europa. La tesi ha come obiettivo quello di proporre un progetto che tiene in considerazione le caratteristiche del luogo (naturali, culturali, architettoniche ed urbanistiche), integrandole alla conoscenza e comprensione del bando di concorso. Il progetto architettonico ed urbano vuole essere una soluzione alle debolezze del sito di progetto, ma anche uno strumento per dare maggiore importanza e amplificare l’effetto delle potenzialità ed opportunità di esso. La proposta progettuale punta alla creazione di un nuovo spazio multifunzionale, destinato sia ai nuovi residenti che andranno a vivere e lavorare ad ELBA, sia ai residenti delle aree limitrofe, i quali avranno accesso, al pari dei primi, a servizi e attività di diversa natura in un unico spazio. L’obiettivo è quello di mantenere il carattere produttivo originario del sito di Elba, con l’inserimento di attività produttive e commerciali, integrandolo con il nuovo carattere di spazio residenziale e integrazione sociale, con nuovi spazi e servizi per la collettività - aree verdi, piazze, orti urbani - e alloggi - per i lavoratori, per le famiglie, per anziani -, come provvisti dal piano per lo sviluppo della città di Ettlingen e richiesti dal bando di concorso, il tutto connesso con il territorio urbano tramite percorsi pedonali, ciclabili e nuove strade. La riqualificazione dell’area segue le indicazioni del concorso Europan 16, integrandolo con le idee progettuali elaborate in seguito allo studio dell’area di progetto e della città di Ettlingen

Rilevamento Geologico dell'area di Monte Fico, Isola d'Elba orientale

Questa relazione descrive le caratteristiche principali del rilevamento geologico effettuato nel settore orientale dell’Isola d’Elba nel mese di giugno 2021. Lo scopo del campo è stato quello di applicare e consolidare le nozioni apprese durante il corso di laurea, al fine di produrre una carta geologica. Nello specifico, la prima parte del campo è stata dedicata a un’introduzione della geologia elbana, sotto la guida dei professori Giulio Viola e Gianluca Vignaroli. In seguito, gli studenti sono stati divisi in gruppi di rilevamento e, ad ogni gruppo, è stata assegnata un’area da cartografare in scala 1:5000. All'interno della relazione, oltre alla breve descrizione dei principali eventi relativi allo sviluppo dell'Appennino settentrionale e della stratigrafia presente dell'Isola d'Elba orientale, sono riportati i risultati e le conclusione del rilevamento effettuato sul campo.

Studio di tecniche di estrazione del segnale per barioni Λc+ ricostruiti nell’esperimento ALICE

Le recenti analisi dei dati raccolti ad ALICE dimostrano che la nostra comprensione dei fenomeni di adronizzazione dei sapori pesanti è ancora incompleta, perché le misure effettuate su collisioni pp, p-Pb e Pb-Pb non sono riproducibili da modelli teorici basati su altre tipologie di collisione come e+e−. In particolare, i risultati sembrano indicare che il principio di universalità, che assume che le funzioni di frammentazione di quark e gluoni siano indipendenti dal tipo di sistema interagente, non sia valido. Per questo motivo sono stati sviluppati nuovi modelli teorici e fenomenologici, capaci di riprodurre in modo più o meno accurato i dati sperimentali. Questi modelli differiscono tra di loro soprattutto a bassi valori di impulso trasverso pT . L’analisi dati a basso pT si rivela dunque di fondamentale importanza, in quanto permette di discriminare, tra i vari modelli, quelli che sono realmente in grado di riprodurre i dati sperimentali e quelli che non lo sono. Inoltre può fornire una conferma sperimentale dei fenomeni fisici su cui tale modello si basa. In questa tesi è stato estratto il numero di barioni Λ+c (yield ) prodotto in collisioni pp a √s = 13 TeV , nel range di impulso trasverso 0 < pT (Λ+c ) < 1 GeV/c. É stato fatto uso di una tecnica di machine learning che sfrutta un algoritmo di tipo Boosted Decision Trees (BDT) implementato dal pacchetto TMVA, al fine di identificare ed eliminare una grossa parte del fondo statistico e semplificare notevolmente l’analisi vera e propria. Il grado di attendibilità della misura è stata verificata eseguendo l’estrazione dello yield con due approcci diversi: il primo, modellando il fondo combinatoriale con una funzione analitica; successivamente con la creazione di un template statistico creato ad hoc con la tecnica delle track rotations.

Fenomeni emergenti di sincronizzazione in network dinamici di oscillatori

In questa tesi viene modellizzato un peculiare comportamento emergente di auto-organizzazione in natura: la sincronizzazione dei flash luminosi degli sciami di lucciole. Al fine di studiare tale fenomeno vengono inizialmente analizzati dei modelli proposti in letteratura per simulare il fenomeno del flocking: in particolare, ci si sofferma sull'analisi delle differenti conseguenze tra le assunzioni di interazione metrica o topologica tra gli individui negli stormi. Queste due modalità di interazione tra gli elementi del gruppo vengono poi traslate nell'ambito della sincronizzazione. Infatti prendendo spunto dal modello di Kuramoto, il quale descrive la transizione ad uno stato sincrono di insiemi di oscillatori debolmente accoppiati, sono state prodotte delle simulazioni al calcolatore mettendo a confronto le proprietà dinamiche dei due tipi di interazione relativamente alla sincronizzazione dei flash degli sciami di lucciole. Il risultato è che i modelli risultano adeguati ad una descrizione semplificata del fenomeno, con alcune caratteristiche in comune con l'ambito del flocking, ed altre che risultano invece peculiari per questa specifica applicazione.

Ottimizzazione della selezione dei decadimenti Λ 0 b → pK− e Λ 0 b → pπ− per la misura delle asimmetrie di CP

In questa tesi è presentato il lavoro svolto per ottimizzare le selezioni dei decadimenti Λ 0 b → pK− e Λ 0 b → pπ− al fine di misurarne le asimmetrie di CP. Il campione di dati utilizzato corrisponde ad una luminosità integrata di 6 fb−1, raccolto dall'esperimento LHCb in collisioni protone-protone ad un'energia nel centro di massa di 13 TeV. L'ottimizzazione della selezione è di fondamentale importanza nello studio di questi decadimenti, per ottenere la minor incertezza statistica possibile sulle asimmetrie misurate. Il lavoro svolto in questa tesi ha portato ad avere incertezze statistiche sulle singole asimmetrie di CP pari a: σ(A pK CP ) = 0.76%, σ(A pπ CP) = 0.95%, che risultano essere minori di circa un fattore due rispetto ai risultati già pubblicati dalla Collaborazione LHCb. Il lavoro svolto in questa tesi sarà parte della pubblicazione dei risultati ottenuti su rivista internazionale, prevista per il 2023

Transizioni di fase: da Ising alla ferroelettricità

La ferroelettricità è la proprietà di alcuni materiali solidi di presentare una polarizzazione elettrica in assenza di campo elettrico. Tutti i materiali ferroelettrici sin'ora studiati esibiscono anche proprietà piezoelettriche, ossia si deformano in maniera elastica quando sottoposti ad un campo elettrico e, viceversa, si polarizzano se soggetti a deformazioni meccaniche. Questa sensibilità a stimoli elettrici e meccanici rende questi materiali particolarmente interessanti da un punto di vista pratico: applicazioni importanti si trovano nella nanotecnologia (e.g. memory devices), nella sensoristica e nell'energy harvesting. Lo scopo dell'elaborato è fornire un'introduzione allo studio delle transizioni ferroelettriche. Inizialmente il fenomeno delle transizioni di fase viene affrontato utilizzando come riferimento il caso standard dei materiali ferromagnetici: a tal riguardo viene presentato il modello di Ising, che rappresenta il paradigma per la descrizione di fenomeni collettivi in numerosi ambiti. In seguito viene presentata la teoria fenomenologica di Landau, dove si interpreta il fenomeno sulla base delle simmetrie del sistema, utilizzando un approccio di campo medio. Successivamente viene introdotto il tema centrale dell'elaborato, ossia le transizioni ferroelettriche, analizzando similitudini e differenze dal caso ferromagnetico; in particolare si presenta un' applicazione della teoria fenomenologica di Landau-Devonshire allo studio della transizione ferroelettrica del BaTiO3, un cristallo del gruppo delle perovskiti. L'ultima parte dell'elaborato ha lo scopo di introdurre un approccio più moderno allo stesso fenomeno, che utilizza la teoria quantistica del funzionale densità (DFT): utilizzando il pacchetto software VASP viene esposto un semplice calcolo a primi principi dell'energia del sistema in funzione degli spostamenti atomici, mettendone in luce la centralità nella transizione in esame.

Dinamica dei sistemi collisionali

In questo elaborato viene discussa la dinamica dei sistemi collisionali, la quale non si riferisce alle effettive collisioni fisiche che possono verificarsi seppur raramente in campo astrofisico (Appendice A), ma piuttosto al ruolo dominante ricoperto dagli incontri gravitazionali ravvicinati tra coppie di stelle. Nel Capitolo 1 viene introdotto lo studio della dinamica stellare, viene riportata la definizione di sistema collisionale e la sua distinzione da sistema non collisionale, in cui i moti, invece, sono influenzati dalla forza gravitazionale esercitata da una omogenea distribuzione di massa. Viene accennato, inoltre, il fondamentale Teorema del Viriale. A seguire, nel Capitolo 2, viene proposto il problema dei due corpi, fondamentale per lo sviluppo del calcolo del tempo di rilassamento a due corpi, e viene confrontato quest'ultimo sia con il tempo dinamico che con il tempo di frizione dinamica. Infine, nel Capitolo 3 vengono esposti alcuni esempi di dinamica stellare in astrofisica, come l'evaporazione gravitazionale, il core collapse e la catastrofe gravotermica degli ammassi globulari.

Dinamica delle galassie a spirale e delle galassie ellittiche

La Dinamica Stellare è la disciplina che si occupa di descrivere la struttura e l'evoluzione dei sistemi stellari. Quest'elaborato si pone come obiettivo quello di illustrare una panoramica sui modelli e le tecniche necessari allo studio dei moti delle stelle all'interno delle galassie, per poi tradurli in pratica tramite applicazioni alle due tipologie principali di galassie. Dopo aver introdotto le principali caratteristiche delle galassie attraverso la Classificazione di Hubble, verrà affrontata la peculiarità di questi sistemi, ovvero la non collisionalità, introducendo il concetto di Tempo di Rilassamento a due corpi. In seguito, si illustreranno le equazioni che permettono di descrivere un sistema non collisionale, ovvero l'Equazione di Boltzmann e le Equazioni di Jeans, con conseguente caratterizzazione del Teorema del Viriale per questo tipo di sistemi. In conclusione, si approfondirà dapprima la dinamica delle galassie ellittiche attraverso lo studio della loro anisotropia, del profilo di brillanza e del Piano Fondamentale; successivamente, per quanto concerne le galassie a spirale, si tratterà la Curva di Rotazione, la Legge di Tully Fisher che ne descrive la luminosità e si terminerà con una descrizione della dinamica dei bracci a spirale attraverso la teoria delle Onde di Densità di Lin e Shu.

Teorema del viriale e applicazioni astrofisiche

Il teorema del viriale esprime una delle relazioni più importanti e utilizzate in astrofisica. In questo elaborato il teorema del viriale viene dimostrato in maniera classica per un generico sistema di N corpi, evidenziando in particolare la forma che esso assume in sistemi autogravitanti. Successivamente si forniscono alcune generalizzazioni del teorema e si mostra come esso possa essere dedotto dall’equazione non collisionale di Boltzmann grazie al concetto di funzione di distribuzione. Nella seconda parte della tesi si discutono alcune implicazioni del teorema del viriale per sistemi autogravitanti, quali il meccanismo di Kelvin-Helmholtz nelle stelle e la catastrofe gravotermica negli ammassi globulari. Infine si utilizza il teorema del viriale tensoriale per spiegare come forma, rotazione e anisotropia siano tra loro legate nelle galassie ellittiche.