Bottom pressure time series study: the ANTARES deep sea observatory case

Questo elaborato riguarda l'analisi delle variazioni di pressione sul fondale del Mar Mediterraneo. Il primo obiettivo era quello di identificare la variabilità a basse frequenze della pressione sul fondo. I dati osservati sono stati raccolti presso l'osservatorio ANTARES che si trova 40 km al largo di Tolone e ricopre un'area di 180x180 m. Sono state analizzate tre serie temporali, L1, L3, L8, e da esse è stata ricostruita una serie temporale dall'1 gennaio 2009 al 31 dicembre 2013. Sono state applicate delle procedure di despiking, media su 30 minuti e gap-filling. Sono stati proposti due metodi di detiding, una media su tre giorni e il filtro di Doodson. Successivamente è stato eseguito un detrending. Un confronto tra l'analisi armonica e il filtro di Doodson mostra una similarità nei risultati. Per questa ragione, per continuare il lavoro, è stata utilizzata la serie a cui era stato tolto il trend e le maree tramite il filtro di Doodson. Togliere le maree ha reso possibile la rimozione dei segnali ad alta frequenza per potersi focalizzare sui segnali rimasti a bassa frequenza. Uno spettro sulla serie ha mostrato i segnali stagionali dominanti insieme alla cosiddetta Chandler wobble con una frequenza di 14 mesi.

Sviluppo di un sistema integrato per rampe isocrone di temperatura

Lo scopo del presente lavoro è la realizzazione e l'ottimizzazione di un software che, tramite l'utilizzo di un controllo automatico Proporzionale-Integrativo-Derivativo: PID, gestisca la temperatura di un fornetto in camera a vuoto. È necessario che il sistema sia in grado di eseguire rampe regolari di temperatura di diversa pendenza scelta dall'utente, in modo che possa essere utilizzato in futuro per esperimenti di Desorbimento Termico da parte di vari materiali. La tesi è così suddivisa, nel primo capitolo sono illustrati i concetti teorici di base utilizzati nello sviluppo dei controlli automatici. Nel secondo capitolo è descritta la parte hardware: sono mostrate le diverse sezioni che compongono il fornetto e la camera a vuoto, è inoltre illustrato il cablaggio che permette l'interfaccia del forno alla scheda Arduino ed al software LabVIEW. La terza sezione è dedicata agli studi svolti per la realizzazione del sistema di controllo PID e per la sua ottimizzazione. Il quarto capitolo è invece dedicato alla descrizione del software creato per la gestione del fornetto. Nel quinto capitolo sono infine mostrati i metodi utilizzati per il calcolo delle costanti operative del PID ed i risultati sperimentali ottenuti.

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.

Sequenziamento del DNA tramite nanopori

L’elaborato illustra alcuni metodi di sequenziamento del DNA, partendo da dei cenni sulle tecniche a sfondo chimico tradizionali e di nuova generazione più diffuse. Tratta il sequenziamento tramite nanopori, descrivendo i fenomeni fisici nanoscopici su cui si basa, alla luce delle caratteristiche e delle proprietà degli acidi nucleici e dei pori in questione, concentrandosi in particolare sul nanoporo biologico α-emolisina. Di questa tecnica mostra i risultati raggiunti, le potenzialità ancora da sviluppare e i vantaggi finora emersi rispetto alle altre in uso da più tempo.

On the trace anomaly of a Weyl fermion

La seguente tesi si sviluppa in tre parti: un'introduzione alle simmetrie conformi e di scala, una parte centrale dedicata alle anomalie quantistiche ed una terza parte dedicata all'anomalia di traccia per fermioni. Nella seconda parte in particolare si introduce il metodo di calcolo alla Fujikawa e si discute la scelta di regolatori adeguati ed un metodo per ottenerli, si applicano poi questi metodi ai campi, scalare e vettoriale, per l'anomalia di traccia in spazio curvo. Nell'ultimo capitolo si calcolano le anomalie di traccia per un fermione di Dirac e per uno di Weyl; la motivazione per calcolare queste anomalie nasce dal fatto che recenti articoli hanno suggerito che possa emergere un termine immaginario proporzionale alle densità di Pontryagin nell'anomalia di Weyl. Noi non abbiamo trovato questo termine e il risultato è che l'anomalia di traccia risulta essere metà di quella per il caso di Dirac.

Dalla generazione di modelli 3D densi mediante TLS e fotogrammetria alla modellazione BIM

La tesi tratta la ricerca di procedure che permettano di rilevare oggetti utilizzando il maggior numero di informazioni geometriche ottenibili da una nuvola di punti densa generata da un rilievo fotogrammetrico o da TLS realizzando un modello 3D importabile in ambiente FEM. Il primo test si è eseguito su una piccola struttura, 1.2x0.5x0.2m, in modo da definire delle procedure di analisi ripetibili; la prima consente di passare dalla nuvola di punti “Cloud” all’oggetto solido “Solid” al modello agli elementi finiti “Fem” e per questo motivo è stata chiamata “metodo CSF”, mentre la seconda, che prevede di realizzare il modello della struttura con un software BIM è stata chiamata semplicemente “metodo BIM”. Una volta dimostrata la fattibilità della procedura la si è validata adottando come oggetto di studio un monumento storico di grandi dimensioni, l’Arco di Augusto di Rimini, confrontando i risultati ottenuti con quelli di altre tesi sulla medesima struttura, in particolare si è fatto riferimento a modelli FEM 2D e a modelli ottenuti da una nuvola di punti con i metodi CAD e con un software scientifico sviluppato al DICAM Cloud2FEM. Sull’arco sono state eseguite due tipi di analisi, una lineare sotto peso proprio e una modale ottenendo risultati compatibili tra i vari metodi sia dal punto di vista degli spostamenti, 0.1-0.2mm, che delle frequenze naturali ma si osserva che le frequenze naturali del modello BIM sono più simili a quelle dei modelli generati da cloud rispetto al modello CAD. Il quarto modo di vibrare invece presenta differenze maggiori. Il confronto con le frequenze naturali del modello FEM ha restituito differenze percentuali maggiori dovute alla natura 2D del modello e all’assenza della muratura limitrofa. Si sono confrontate le tensioni normali dei modelli CSF e BIM con quelle ottenute dal modello FEM ottenendo differenze inferiori a 1.28 kg/cm2 per le tensioni normali verticali e sull’ordine 10-2 kg/cm2 per quelle orizzontali.

Design and Development of a Research Framework for Prototyping Control Tower Augmented Reality Tools

The purpose of the air traffic management system is to ensure the safe and efficient flow of air traffic. Therefore, while augmenting efficiency, throughput and capacity in airport operations, attention has rightly been placed on doing it in a safe manner. In the control tower, many advances in operational safety have come in the form of visualization tools for tower controllers. However, there is a paradox in developing such systems to increase controllers' situational awareness: by creating additional computer displays, the controller's vision is pulled away from the outside view and the time spent looking down at the monitors is increased. This reduces their situational awareness by forcing them to mentally and physically switch between the head-down equipment and the outside view. This research is based on the idea that augmented reality may be able to address this issue. The augmented reality concept has become increasingly popular over the past decade and is being proficiently used in many fields, such as entertainment, cultural heritage, aviation, military & defense. This know-how could be transferred to air traffic control with a relatively low effort and substantial benefits for controllers’ situation awareness. Research on this topic is consistent with SESAR objectives of increasing air traffic controllers’ situation awareness and enable up to 10 % of additional flights at congested airports while still increasing safety and efficiency. During the Ph.D., a research framework for prototyping augmented reality tools was set up. This framework consists of methodological tools for designing the augmented reality overlays, as well as of hardware and software equipment to test them. Several overlays have been designed and implemented in a simulated tower environment, which is a virtual reconstruction of Bologna airport control tower. The positive impact of such tools was preliminary assessed by means of the proposed methodology.

Sviluppo di un framework per l'automazione dei test al banco e la prototipazione di algoritmi di controllo di motori a combustione interna

Negli ultimi anni, i limiti sempre più stringenti sulle emissioni inquinanti dei gas di scarico, hanno portato ad un notevole aumento della complessità dei motori a combustione interna. Questa complicazione determina un aumento esponenziale del numero di test da effettuare nella sala prova. I metodi tipici di gestione dei test non possono più essere utilizzati, ma è essenziale creare un sistema che ottimizzi le prove. Per ridurre drasticamente il tempo di esecuzione, è necessario implementare un'architettura in grado di facilitare lo scambio di dati tra i sistemi presenti nella sala prova, e, in aggiunta, definire le strategie di automazione dei test. L'approccio a taluni metodi si presenta ancora complicato in molti gruppi di sviluppo di strategie di controllo motore, anche se, una volta sviluppati, portano e a grandi benefici durante la fase di test. Il lavoro illustra i metodi implementati per la gestione di queste strategie. Prima si descrive l'approccio utilizzato nella calibrazione di anticipo di accensione per mantenere livelli accettabili di detonazione durante il processo di calibrazione. Successivamente è mostrato il sistema di automazione dei test che consente il pieno controllo del punto di funzionamento del motore, la gestione dell'acquisizione e la verifica della stabilità delle condizioni ottenute. L'ultima parte mostra sistemi di prototipazione rapida per la gestione di componenti innovatici del motore.

Diabete mellito nel cane: terapia, monitoraggio e aspetti prognostici

Il diabete mellito (DM) è una delle malattie endocrine più comuni nel cane. Una volta raggiunta la diagnosi di DM, è necessario iniziare un trattamento insulinico nonché una dieta specifica, al fine di controllare i livelli di glucosio nel sangue e di conseguenza i segni clinici. Inoltre, al fine di ottenere un buon controllo glicemico, è essenziale garantire uno stretto monitoraggio terapeutico. Nella presente tesi sono riportati numerosi studi relativi a trattamento, monitoraggio e prognosi dei cani con DM. Il capitolo 2 è una review che illustra i principali aspetti terapeutici e di monitoraggio del DM. Il capitolo 3 riporta uno studio che confronta l'efficacia e la sicurezza dell'insulina Lenta e dell'insulina Neutra Protamine Hagedorn (NPH). I metodi di monitoraggio per cani con DM possono essere classificati in diretti od indiretti. I metodi di monitoraggio diretto includono misurazioni serali della glicemia o monitoraggio continuo del glucosio interstiziale tramite appositi dispositivi (Continuous Glucose Monitoring System, CGMS). Le modalità indirette comprendono la valutazione dell'assunzione di acqua e del peso corporeo, la quantificazione del glucosio/chetoni nelle urine e la misurazione delle concentrazioni di proteine glicate. Il capitolo 4 mostra uno studio volto a valutare l'accuratezza e la precisione di un glucometro e un glucometro/chetometro nel cane. Il Flash Glucose Monitoring system è un CGMS recentemente validato per l'uso nel cane; la sua utilità clinica nel monitoraggio del DM canino è esaminata nel capitolo 5. Il capitolo 6 descrive uno studio in cui si validano 2 metodi analitici per la misurazione delle fruttosamine sieriche e dell'emoglobina glicata nel cane e confronta l’utilità delle due proteine glicate nel definire il controllo glicemico. Infine, il capitolo 7 riporta uno studio finalizzato a determinare il tempo di sopravvivenza e ad identificare il valore prognostico di diverse variabili cliniche e clinico-patologiche nei cani con DM.

Alterazioni strutturali e funzionali nelle diverse eziologie di amiloidosi cardiaca: analisi dei parametri ecocardiografici ed emodinamici invasivi e loro ruolo prognostico

Background e scopo: Tradizionalmente la cardiomiopatia amiloidotica (CA) è stata considerata una cardiomiopatia restrittiva, ma studi recenti hanno evidenziato il ruolo anche della disfuzione sistolica nella sua fisiopatologia. In questo contesto recente, raramente è stato indagato il profilo emodinamico invasivo. Lo scopo dello studio è stato quello di caratterizzare il profilo emodinamico, strutturale e funzionale della CA nelle tre principali eziologie (amiloidosi da catene leggere (AL), amiloidosi transtiretino-relata (ATTR) mutata (ATTRm) e ‘wild-type’ (ATTRwt)), valutare le differenze del profilo ecocardiografico ed emodinamico nelle fasi diverse di malattia ed esplorare il ruolo prognostico delle principali variabili cliniche e strumentali nella CA. Metodi e risultati: Abbiamo analizzato retrospettivamente i dati di 224 pazienti con CA (AL, n=93; ATTRm, n=66; ATTRwt, n=65). Rispetto all'ATTRwt, i pazienti con AL presentano un minor interessamento morfologico cardiaco, ma dati emodinamici paragonabili, caratterizzati da elevate pressioni di riempimento biventricolari e riduzione della gittata sistolica. L’ATTRm, nonostante il profilo ecocardiografico analogo all’ATTRwt, mostra un quadro emodinamico migliore. Gli indici di funzione diastolica e sistolica longitudinale del ventricolo sinistro (Vsn) sono alterati fin dagli stadi iniziali della malattia, mentre la frazione di eiezione (FEVsn) rimane preservata nella maggior parte dei pazienti, anche nelle fasi avanzate (FEVsn 50 [37-60]%; FEVsn <40% nel 28% dei pazienti NYHA III / IV). All'analisi multivariata, età, NYHA III/I, eziologia AL, frazione di contrazione miocardica (MCF), indice cardiaco (CI) e pressione atriale destra (RAP) sono indipendentemente associati a eventi clinici avversi. Conclusioni Questo studio conferma la complessa fisiopatologia della CA, in cui la disfunzione diastolica è accompagnata da una funzione sistolica longitudinale anormale sin dalle fasi iniziali della malattia. L'AL e l'ATTRwt, nonostante diversi gradi di alterazioni morfologiche, hanno un profilo emodinamico simile; l'ATTRm, invece, presenta un quadro emodinamico migliore. Tra i parametri strumentali, MCF, CI e RAP emergono come predittori significativi di eventi avversi.