Dissertations / Theses on the topic 'Artificiali'

L'elaborato ha lo scopo di esporre la ricerca condotta in campo dei sostituenti sanguigni artificiali. Viene presentata una prima parte di introduzione al tessuto sanguigno spiegando la sua composizione e la sua funzione. Si passa poi ai sostituenti acellulari derivati dall'emoglobina spiegando le loro caratteristiche e i loro impieghi; infine si introducono le cellule artificiali con la rispettiva evoluzione in campo tecnologico e le possibili applicazioni in ambito terapeutico.

Trattazione teorica dei neuroni artificiali, con analisi di come questi sono stati sviluppati a partire dall'analisi di un neurone biologico e dal modello matematico di Hodgkin-Huxley, con un approfondimento riguardante gli ipotetici utilizzi.

I sistemi di intelligenza artificiale vengono spesso messi a confronto con gli aspetti biologici riguardanti il cervello umano. L’interesse per la modularità è in continua crescita, che sta portando a risultati davvero interessanti attraverso l’utilizzo di sistemi artificiali intelligenti, come le reti neuronali. Molte reti, sia biologiche sia artificiali sono organizzate in moduli, i quali rappresentano cluster densi di parti interconnesse fra loro all’interno di una rete complessa. Nel campo dell’ingegneria, si usano design modulari per spiegare come una macchina è costituita da parti separate. Lo studio della struttura e delle funzioni di organismi/processi complessi si basa implicitamente su un principio di organizzazione modulare, vale a dire si dà per acquisito il fatto che siano modulari, cioè composti da parti con forma e/o funzioni diverse. Questo elaborato si propone di esporre gli aspetti fondamentali riguardanti la modularità di reti neuronali, le sue origini evolutive, le condizioni necessarie o sufficienti che favoriscono l’emergere dei moduli e relativi vantaggi. Il primo capitolo fornisce alcune conoscenze di base che permettono di leggere gli esperimenti delle parti successive con consapevolezza teorica più profonda. Si descrivono reti neuronali artificiali come sistemi intelligenti ispirati alla struttura di reti neurali biologiche, soffermandosi in particolare sulla rete feed-forward, sull’algoritmo di backpropagation e su modelli di reti neurali modulari. Il secondo capitolo offre una visione delle origini evolutive della modularità e dei meccanismi evolutivi riguardanti sistemi biologici, una classificazione dei vati tipi di modularità, esplorando il concetto di modularità nell’ambito della psicologia cognitiva. Si analizzano i campi disciplinari a cui questa ricerca di modularità può portare vantaggi. Dal terzo capitolo che inizia a costituire il corpo centrale dell’elaborato, si dà importanza alla modularità nei sistemi computazionali, illustrando alcuni casi di studio e relativi metodi presenti in letteratura e fornendo anche una misura quantitativa della modularità. Si esaminano le varie possibilità di evoluzione della modularità: spontanea, da specializzazione, duplicazione, task-dependent, ecc. passando a emulare l’evoluzione di sistemi neurali modulari con applicazione al noto modello “What-Where” e a vari modelli con caratteristiche diverse. Si elencano i vantaggi che la modularità produce, soffermandosi sull’algoritmo di apprendimento, sugli ambienti che favoriscono l’evoluzione della modularità con una serie di confronti fra i vari tipi, statici e dinamici. In ultimo, come il vantaggio di avere connessioni corte possa portare a sviluppare modularità. L’obiettivo comune è l’emergere della modularità in sistemi neuronali artificiali, che sono usati per applicazioni in numerosi ambiti tecnologici.

Il presente elaborato illustra l'applicazione delle reti neurali artificiali nel rilevamento, a fini di screening, di malattie oculari. Di particolare interesse in questo ambito sono le reti neurali convoluzionali, generalmente usate nel riconoscimento delle immagini, che vengono impiegate per rilevare i sintomi delle malattie oculari fornendo loro foto di occhi. Nell'elaborato verranno analizzate le applicazioni delle reti neurali artificiali nel rilevamento di malattie oculari nell'infanzia, nel rilevamento del glaucoma e nel rilevamento della retinopatia diabetica. La tesi sarà suddivisa in capitoli: nel primo capitolo, saranno analizzati i concetti base dietro al funzionamento di una rete neurale artificiale, partendo dal machine learning, branca dell'intelligenza artificiale a cui appartengono le reti neurali artificiali; nel secondo capitolo saranno esposte le malattie trattate nell'elaborato, spiegando i sintomi che dovranno essere rilevati dalle reti neurali; nel terzo capitolo saranno esposti alcuni esempi di applicazioni delle reti neurali artificiali nel rilevamento delle malattie oculari esposte, di cui saranno analizzate sensibilità e specificità, parametri importanti nello screening.

Le reti neurali sono uno strumento informatico che si è progressivamente affermato dalla sua nascita, e si è distinto per le sue grandi potenzialità. Pur non essendo ancora presente una teoria matematica formale che le descriva, esse sono state approfonditamente studiate da ingegneri e informatici, rendendo il loro studio una branca tanto ampia quanto preziosa. In questa tesi presento alcuni modelli di rete neurale e ne illustro le caratteristiche a livello di topologia, elaborazione e addestramento.

L'informatica musicale è una disciplina in continua crescita che sta ottenendo risultati davvero interessanti con l'impiego di sistemi artificiali intelligenti, come le reti neuronali, che permettono di emulare capacità umane di ascolto e di esecuzione musicale. Di particolare interesse è l'ambito della codifica di informazioni musicali tramite formati simbolici, come il MIDI, che permette un'analisi di alto livello dei brani musicali e consente la realizzazione di applicazioni sorprendentemente innovative. Una delle più fruttifere applicazioni di questi nuovi strumenti di codifica riguarda la classificazione di file audio musicali. Questo elaborato si propone di esporre i fondamentali aspetti teorici che concernono la classificazione di brani musicali tramite reti neuronali artificiali e descrivere alcuni esperimenti di classificazione di file MIDI. La prima parte fornisce alcune conoscenze di base che permettono di leggere gli esperimenti presenti nella seconda sezione con una consapevolezza teorica più profonda. Il fine principale della prima parte è quello di sviluppare una comparazione da diversi punti di vista disciplinari tra le capacità di classificazione musicale umane e quelle artificiali. Si descrivono le reti neuronali artificiali come sistemi intelligenti ispirati alla struttura delle reti neurali biologiche, soffermandosi in particolare sulla rete Feedforward e sull'algoritmo di Backpropagation. Si esplora il concetto di percezione nell'ambito della psicologia cognitiva con maggiore attenzione alla percezione uditiva. Accennate le basi della psicoacustica, si passa ad una descrizione delle componenti strutturali prima del suono e poi della musica: la frequenza e l'ampiezza delle onde, le note e il timbro, l'armonia, la melodia ed il ritmo. Si parla anche delle illusioni sonore e della rielaborazione delle informazioni audio da parte del cervello umano. Si descrive poi l'ambito che interessa questa tesi da vicino: il MIR (Music Information Retrieval). Si analizzano i campi disciplinari a cui questa ricerca può portare vantaggi, ossia quelli commerciali, in cui i database musicali svolgono ruoli importanti, e quelli più speculativi ed accademici che studiano i comportamenti di sistemi intelligenti artificiali e biologici. Si descrivono i diversi metodi di classificazione musicale catalogabili in base al tipo di formato dei file audio in questione e al tipo di feature che si vogliono estrarre dai file stessi. Conclude la prima sezione di stampo teorico un capitolo dedicato al MIDI che racconta la storia del protocollo e ne descrive le istruzioni fondamentali nonchè la struttura dei midifile. La seconda parte ha come obbiettivo quello di descrivere gli esperimenti svolti che classificano file MIDI tramite reti neuronali mostrando nel dettaglio i risultati ottenuti e le difficoltà incontrate. Si coniuga una presentazione dei programmi utilizzati e degli eseguibili di interfaccia implementati con una descrizione generale della procedura degli esperimenti. L'obbiettivo comune di tutte le prove è l'addestramento di una rete neurale in modo che raggiunga il più alto livello possibile di apprendimento circa il riconoscimento di uno dei due compositori dei brani che le sono stati forniti come esempi.

Le aree costiere hanno un ruolo fondamentale nello sviluppo economico, sociale e politico della maggior parte dei paesi; esse supportano infatti diversi ecosistemi produttivi che rendono disponibili beni e servizi. L'importanza economica delle aree costiere è destinata a una considerevole crescita a causa del costante aumento delle popolazioni, delle industrie e delle attività  ricreazionali che si concentrano sempre di più sulle coste e ciò può provocare un'alterazione delle linee di costa, imputabile a più fattori e un deterioramento delle condizioni naturali. E' necessario anche tenere da conto dei processi erosivi, sia imputabili a cause naturali (correnti oceaniche, movimenti di marea; azione del vento) sia a cause antropiche (subsidenza del terreno indotta dall'uomo, dragaggio al largo, riduzione del rifornimento di sedimento dai fiumi, distruzione di letti algali, paludi e dune sabbiose). A questo panorama va poi aggiunto il problema dell'innalzamento del livello del mare e dell'aumento delle frequenze di tempeste, come conseguenza del cambiamento climatico globale. In questo contesto quindi, le strutture rigide di difesa contro l'erosione e le mareggiate sono diventate molto comuni nelle aree costiere, coinvolgendo in alcune regioni più della metà della linea di costa. Il meccanismo di difesa attuato dalle barriere consiste nel provocare una riduzione dell'energia delle onde e conseguentemente in una limitazione della quantità di sedimento che viene da loro rimosso dalla spiaggia. La presenza di strutture rigide di difesa generalmente comporta una perdita di habitat di fondale molle e, a causa delle variazioni idrodinamiche che la loro presenza comporta, anche delle comunità ad esso associate, sia su scala locale, che su scala regionale. Uno dei problemi che tali strutture possono indurre è l'eccessiva deposizione di detrito prodotto dalle specie che si insediano sul substrato duro artificiale, che normalmente non fanno parte delle comunità "naturali" di fondo molle circostanti le strutture. Lo scopo di questo studio è stato quello di cercare di evidenziare gli effetti che la deposizione di tale detrito potesse avere sulle comunita meiobentoniche di fondale molle. A tale fine è stata campionata un'area antistante la località di Lido di Dante (RA), la quale è protetta dal 1996 da una struttura artificiale, per fronteggiare il problema dell'erosione della zona, in aumento negli ultimi decenni. La struttura è costituita da una barriera semisoffolta e tre pennelli, di cui uno completamente collegato alla barriera. A circa 50 m dalla barriera, e alla profondità di 4 m circa, è stato allestito un esperimento manipolativo in cui è stato valutato l'effetto della deposizione delle due specie dominanti colonizzanti la barriera, Ulva sp. e Mitili sp. sull'ambiente bentonico, e in particolare sulla comunità  di meiofauna. Ulva e Mitili sono stati posti in sacche di rete che sono state depositate sul fondo al fine di simulare la deposizione naturale di detrito, e tali sacche hanno costituito i trattamenti dell'esperimento, i quali sono stati confrontati con un Controllo, costituito da sedimento non manipolato, e un Controllo Procedurale, costituito da una sacca vuota. Il campionamento è stato fatto in tre occasioni nel giugno 2009 (dopo 2 giorni, dopo 7 giorni e dopo 21 giorni dall'allestimento dell'esperimento) per seguire la dinamica temporale degli effetti del detrito. Per ogni combinazione tempo/trattamento sono state prelevate 4 repliche, per un totale di 48 campioni. Successivamente sono stati prelevati ulteriori campioni di meiofauna in condizioni naturali. In particolare sono stati raccolti in due Posizioni diverse, all'Interno e all'Esterno del pennello posto più a Sud, e su due substrati differenti, rispettivamente Ulva proveniente dalle barriere e sedimento privo di detrito. Per ogni combinazione Posizione/Substrato sono state prelevate 3 repliche, ottenendo un totale di 12 campioni. Tutti i campioni prelevati sono stati poi trattati in laboratorio tramite la procedura di filtratura, pulizia e centrifuga indicata dal protocollo. A questa fase è seguito il sorting al microscopio, durante il quale la meiofauna è stata identificata ed enumerata a livello di taxa maggiori. Per quanto riguarda il taxon più abbondante, quello dei Nematodi, si è proceduto anche all'analisi della distribuzione della biomassa per classi di taglia, in quanto descrittore funzionale delle comunità. Per la costruzione degli spettri di biomassa per classi di taglia sono state misurate la lunghezza e larghezza dei primi 100 Nematodi presenti nei campioni. A partire da tali valori dimensionali è stata calcolata la biomassa di ogni individuo, usata poi per la costruzione dei size spectra, tramite tre metodiche messe a confronto: "Nematode Biomass Spectra" (NBS), "Normalised Nematode Biomass Spectra"(NNBS), "Mean Cumulative Biomass Spectra" (MC-NBS). Successivamente la composizione e la struttura della comunità meiobentonica, in termini di consistenza numerica e di rapporti reciproci di densità degli organismi che la compongono e variabili dimensionali, sono state analizzate mediante tecniche di analisi univariate e multivariate. Ciò che emerge generalmente dai risultati dell'esperimento è la mancanza di interazione significativa tra i due fattori, tempi e trattamenti, mentre sono risultati significativi i due fattori principali, considerati singolarmente. Tali esiti sono probabilmente imputabili all'elevata variabilità fra campioni dei trattamenti e delle patches di controllo. Nonostante ciò l'analisi dei risultati ottenuti permette di effettuare alcune considerazioni interessanti. L'analisi univariata ha mostrato che nel confronto tra trattamenti non ci sono differenze significative nel numero medio di taxa rinvenuti, mentre il livello di diversità e di equidistribuzione degli individui nei taxa differisce in maniera significativa, indicando che la struttura delle comunità varia in funzione dei trattamenti e non in funzione del tempo. Nel trattamento Ulva si osservano le densità più elevate della meiofauna totale imputabile prevalentemente alla densità dei Nematodi. Tuttavia, i valori di diversità e di equiripartizione non sono risultati più elevati nei campioni di Ulva, bensì in quelli di Mitili. Tale differenza potrebbe essere imputabile all'inferiorità numerica dei Nematodi nei campioni di Mitili. Questo andamento è stato giustificato dai differenti tempi di degradazione di Mitili e Ulva posti nelle sacche durante l'esperimento, dai quali emerge una più rapida degradazione di Ulva; inoltre la dimensione ridotta della patch analizzata, i limitati tempi di permanenza fanno sì che l'Ulva non rappresenti un fattore di disturbo per la comunità analizzata. Basandosi su questo concetto risulta dunque difficile spiegare l'inferiorità numerica dei Nematodi nei campioni del trattamento Mitili, in quanto i tempi di degradazione durante l'esperimento sono risultati più lenti, ma è anche vero che è nota l'elevata resistenza dei Nematodi ai fenomeni di ipossia/anossia creata da fenomeni di arricchimento organico. E' possibile però ipotizzare che la presenza delle valve dei Mitili aumenti la complessità dell'habitat e favorisca la colonizzazione da parte di più specie, tra cui specie predatrici. Tale effetto di predazione potrebbe provocare la riduzione dell'abbondanza media dei Nematodi rispetto a Ulva e al Controllo, in quanto i Nematodi costituiscono circa l'85% della meiofauna totale rinvenuta nei campioni. A tale riduzione numerica, però, non corrisponde un decremento dei valori medi di biomassa rilevati, probabilmente a causa del fatto che l'arricchimento organico dovuto ai Mitili stessi favorisca la permanenza degli individui più facilmente adattabili a tali condizioni e di dimensioni maggiori, oppure, la colonizzazione in tempi successivi delle patches a Mitili da parte di individui più grandi. Anche i risultati dell'analisi multivariata sono in accordo con quanto rilevato dall'analisi univariata. Oltre alle differenze tra tempi si evidenzia anche un'evoluzione della comunità nel tempo, in particolar modo dopo 7 giorni dall'allestimento dell'esperimento, quando si registrano il maggior numero di individui meiobentonici e il maggior numero di taxa presenti. Il taxon che ha risentito maggiormente dell'influenza dei tempi è quello degli Anfipodi, con densità maggiori nei campioni prelevati al secondo tempo e sul trattamento Ulva. E'importante considerare questo aspetto in quanto gli Anfipodi sono animali che comprendono alcune specie detritivore e altre carnivore; le loro abitudini detritivore potrebbero quindi aumentare il consumo e la degradazione di Ulva, spiegando anche la loro abbondanza maggiore all'interno di questo trattamento, mentre le specie carnivore potrebbero concorrere al decremento del numero medio di Nematodi nei Mitili. Un risultato inatteso della sperimentazione riguarda l'assenza di differenze significative tra trattamenti e controlli, come invece era lecito aspettarsi. Risultati maggiormente significativi sono emersi dall'analisi del confronto tra sedimento privo di detrito e sedimento contenente Ulva provenienti dal contesto naturale. Relativamente all'area esterna alla barriera, sono stati confrontati sedimento privo di detrito e quello sottostante l'Ulva, nelle condizioni sperimentali e naturali. Globalmente notiamo che all'esterno della barriera gli indici univariati, le densità totali di meiofauna, di Nematodi e il numero di taxa, si comportano in maniera analoga nelle condizioni sperimentali e naturali, riportando valori medi maggiori nei campioni prelevati sotto l'Ulva, rispetto a quelli del sedimento privo di detrito. Differente appare invece l'andamento delle variabili e degli indici suddetti riguardanti i campioni prelevati nell'area racchiusa all'interno della barriera, dove invece i valori medi maggiori si rilevano nei campioni prelevati nel sedimento privo di detrito. Tali risultati possono essere spiegati dall'alterazione dell'idrodinamismo esercitato dalla barriera, il quale provoca maggiori tempi di residenza del detrito con conseguente arricchimento di materia organica nell'area interna alla barriera. Le comunità dei sedimenti di quest'area saranno quindi adattate a tale condizioni, ma la deposizione di Ulva in un contesto simile può aggravare la situazione comportando la riduzione delle abbondanze medie dei Nematodi e degli altri organismi meiobentonici sopracitata. Per quel che riguarda i size spectra la tecnica che illustra i risultati in maniera più evidente è quella dei Nematode Biomass Spectra. I risultati statistici fornitici dai campioni dell'esperimento, non evidenziano effetti significativi dei trattamenti, ma a livello visivo, l'osservazione dei grafici evidenzia valori medi di biomassa maggiori nei Nematodi rilevati sui Mitili rispetto a quelli rilevati su Ulva. Differenze significative si rilevano invece a livello dei tempi: a 21 giorni dall'allestimento dell'esperimento infatti, le biomasse dei Nematodi misurati sono più elevate. Relativamente invece ai size spectra costruiti per l'ambiente naturale, mostrano andamento e forma completamente diversi e con differenze significative tra l'interno e l'esterno della barriera; sembra infatti che la biomassa nella zona interna sia inibita, portando a densità maggiori di Nematodi, ma di dimensioni minori. All'esterno della barriera troviamo invece una situazione differente tra i due substrati. Nel sedimento prelevato sotto l'Ulva sembra infatti che siano prevalenti le classi dimensionali maggiori, probabilmente a causa del fatto che l'Ulva tende a soffocare le specie detritivore, permettendo la sopravvivenza delle specie più grosse, composte da predatori poco specializzati, i quali si cibano degli organismi presenti sull'Ulva stessa. Nel sedimento privo di detrito, invece, la distribuzione all'interno delle classi segue un andamento completamente diverso, mostrando una forma del size spectra più regolare. In base a questo si può ipotizzare che la risposta a questo andamento sia da relazionarsi alla capacità di movimento dei Nematodi: a causa della loro conformazione muscolare i Nematodi interstiziali di dimensioni minori sono facilitati nel movimento in un substrato con spazi interstiziali ridotti, come sono nel sedimento sabbioso, invece Nematodi di dimensioni maggiori sono più facilitati in sedimenti con spazi interstiziali maggiori, come l'Ulva. Globalmente si evidenzia una risposta della comunità  bentonica all'incremento di detrito proveniente dalla struttura rigida artificiale, ma la risposta dipende dal tipo di detrito e dai tempi di residenza del detrito stesso, a loro volta influenzati dal livello di alterazione del regime idrodinamico che la struttura comporta. Si evince inoltre come dal punto di vista metodologico, le analisi univariate, multivariate e dei size spectra riescano a porre l'accento su diverse caratteristiche strutturali e funzionali della comunità. Rimane comunque il fatto che nonostante la comunità scientifica stia studiando metodiche "taxonomic free" emerge che, se da un lato queste possono risultare utili, dall'altro, per meglio comprendere l'evoluzione di comunità, è necessaria un'analisi più specifica che punti all'identificazione almeno delle principali famiglie. E'importante infine considerare che l'effetto riscontrato in questo studio potrebbe diventare particolarmente significativo nel momento in cui venisse esteso alle centinaia di km di strutture artificiali che caratterizzano ormai la maggior parte delle coste, la cui gestione dovrebbe tenere conto non soltanto delle esigenze economico-turistiche, e non dovrebbe prescindere dalla conoscenza del contesto ambientale in cui si inseriscono, in quanto, affiancati a conseguenze generali di tali costruzioni, si incontrano molti effetti sitospecifici.

Frank Rosenblatt, padre del percettrone, nel 1962 sottolineò che l’ obiettivo ultimo della ricerca nel campo delle reti neurali artificiali doveva essere “indagare le strutture fisiche ed i principi neurodinamici che stanno alla base dell’intelligenza naturale”. A differenza di quel che desiderava Rosenblatt, i metodi maggiormente utilizzati e di conseguenza studiati sono quelli supervisionati, non biologicamente plausibili, ritenuti maggiormente efficaci rispetto alle reti che sfruttano metodi di apprendimento ispirati dalla biofisica dei neuroni. L’ obiettivo della tesi è quello di analizzare due metodi di apprendimento non supervisionati basati su sistemi neuronali biologici: il modello di L.Bienenstock, N.Cooper e W. Mundro del 1982 (BCM) ed il modello di D.Krotov e J.Hopfield del 2019, e comprenderne le reali capacità. La prima parte della tesi rappresenta un’ introduzione al concetto di rete neurale artificiale, al significato di rete multistrato e all’ algoritmo di apprendimento della retro propagazione dell’ errore, tipico delle reti supervisionate. La seconda parte della tesi illustra il funzionamento della BCM e della rete di Hopfield e Krotov. Nei risultati riguardanti la rete del 2019, viene riportato un confronto tra questo modello ed un modello addestrato tramite retro propagazione dell’ errore, con cui riesce a competere nel riconoscimento delle immagini appartenenti a due data set: il MNIST ed il CIFAR-10. Per quanto riguarda la BCM, vengono riportati e discussi i risultati di alcune simulazioni effettuate con la rete modello BCM della libreria Plasticity. Lo scopo delle simulazioni era quello di portare i pesi della rete a memorizzare il maggior numero di pattern differenti possibili, appartenenti al data set MNIST.

Il presente elaborato è finalizzato a determinare un metodo di indagine che consenta l’identificazione e la valutazione di danneggiamenti in strutture reticolari, mediante l’utilizzo di modi di vibrare e reti neurali artificiali. Nell’ambito dell’ingegneria civile, con il termine Structural Health Monitoring, si identificano le metodologie di monitoraggio che permettono l’individuazione di anomalie strutturali, consentendo la valutazione, in modo continuo ed automatizzato, dello stato di salute di un’opera. Metodologie Deep Learning, applicate allo SHM, sono al centro della ricerca scientifica degli ultimi anni, grazie ai progressi tecnologici e all’introduzione di strumenti di calcolo dalle notevoli capacità computazionali, in grado di elaborare grandi quantità di dati. In questo contesto, la metodologia di apprendimento supervisionato proposta si basa sull’utilizzo di una rete neurale convoluzionale (CNN), capace, sulla base di un dataset di informazioni dinamiche relative alle configurazioni di danno previste, di riconoscere e classificare la condizione strutturale di un’opera, identificando, localizzando e quantificando un eventuale danneggiamento. La classificazione della condizione strutturale avviene sulla base del training specifico della rete realizzato su grandi quantità di informazioni generate analiticamente da un modello strutturale. L’elaborazione dei dati di esempio, consente alla rete di identificare automaticamente le caratteristiche di interesse del problema, e di prevedere la condizione strutturale per dati in input non ancora visionati. In questa analisi, il parametro Modal Assurance Criterion (MAC), strumento di confronto tra modi di vibrare, viene utilizzato come indicatore dello stato di salute strutturale. Il problema di identificazione del danno viene valutato, ponendo le basi per ulteriori analisi, mediante l’applicazione del metodo su due casi studio, relativi, rispettivamente, ad un modello piano e ad uno spaziale.

La tesi si avvia con una prima analisi sull'autopilota attualmente in dotazione sui velivoli, del quale si vanno a individuare le funzionalità e gli algoritmi di sviluppo, con i relativi limiti. Queste limitazioni possono essere superate attraverso un nuovo approccio progettuale: le reti neurali artificiali. Quest'ultime andranno a modellare un nuovo autopilota, detto intelligente. Si analizza la struttura delle reti neurali e come esse si addestrano per andare a creare un nuovo sistema di controllo del volo. Successivamente si vanno ad osservare i risultati di uno studio basato sull'addestramento di un prototipo di autopilota intelligente, creato attraverso l'impiego di un numero ridotto di neuroni e con un database ristretto.

The Seven Comuni Plateau (Asiago) feeds a large karst aquifer whose main springs are located in the Brenta Valley and they are called Ponte Subiolo, Fontana Moretti, Cogol dei Siori e Cogol dei Veci. These springs provide on average 7,7 m3/s of water. If is considered a recharge of the acquifer of 20 m3/s, it is noticed that only 40% of the water flows out to these springs. In this research it is characterized a part of the water that infiltrates the karst massif and does not flow to the main springs. Here the North-Eastern area of the Plateau is studied. In this area of 200 km2 there are 60 km of karstic conduits where the water is transported from the summit to the springs located at the base of the steep northern slope of the Plateau. The caves on the top of the Plateau are predominantly vertical and descend for hundreds of meters inside the massif. The caves on the northern slope are predominantly sub-horizontal and they are called Bigonda and Calgeron Caves. The monitoring points, located both in the caves and on the valley floor were periodically sampled for chemical analysis, and it was measured the temperature, the electrical conductivity, the pH, and the discharge. The main springs of the study area have been monitored with dataloggers for measurement of electrical conductivity, temperature and level of the water. It revealed that T and EC are constant, this suggest the springs have diffuse dominated flow. The springs in Valsugana slowly pull out the neoinfiltration water through a large saturated zone, in case of heavy raining the springs do not efficently flow out the water supply and the phreatic level of the karstic massif rises and leads to the discharge of water from the entrance of the Bigonda cave and in extreme cases from the entrance of the Calgeron cave. A multiple dye-tracer tests was done from the summit of the Plateau, which has shown the exclusive connection to the spring in Valsugana and no connection to the springs of the Brenta Valley.

Gli invasi artificiali, nati dallo sbarramento dei corsi d’acqua per mezzo di costruzioni di ritenuta quali le dighe, rappresentano la principale fonte rinnovabile di energia elettrica in Italia; sbarrando il corso d’acqua, le dighe non ne intercettano solo le portate liquide transitanti ma anche il relativo trasporto solido, che trovando una zona di calma si deposita a molte delle dighe stesse. Questo provoca la perdita di capacità utile degli invasi ed una conseguente riduzione dell’energia producibile. Per questo motivo, è necessario che siano previste modalità di gestione dei serbatoi, che ne prevedano il mantenimento o il ripristino della vita utile. Nella presente tesi sono stati analizzati i progetti di gestione degli invasi artificiali presenti sul territorio emiliano – romagnolo in gestione a Enel Green Power, azienda leader nella produzione di energia da fonti rinnovabili. Esso consiste in un documento che il concessionario deve redigere e che sulla base di indagini sul bacino imbrifero sotteso, sull’invaso, sullo sbarramento e sui contesti territoriali di valle, definisca e disciplini operazione di gestione dell’invaso. Tra gli invasi analizzati, è stato approfondito il Lago di Quarto, che con una riduzione della capacità utile del 98%, rappresenta un caso esemplare di come una mancata gestione dei serbatoi possa concretamente mettere fine all’esercizio degli invasi. A questo proposito, è stato effettuata la valutazione delle portate in ingresso all’invaso mediante il calcolo del bilancio idrico, con il fine di ottenere gli idrogrammi di piena storici, utili per poter programmare, in funzione delle loro caratteristiche, le operazioni di spurghi durante gli eventi di piena, con le quali Enel Green Power vuole partire per impedire l’aggravarsi del problema dell’interrimento dell’invaso.

In questa tesi ci si occupa dello studio del voltaggio generato mediante la stimolazione luminosa dello stesso tramite una sorgente di luce a LED. Il campione preso in esame è costituito da tre strati sovrapposti, e forma nella sua totalità uno spessore di 80 nm. Due dei tre stati sono composti da due semiconduttori di drogaggio opposto che vanno a costituire una etero-giunzione pn (etero in quanto i due semiconduttori sono diversi). Il terzo strato è invece un metallo trasparente alla luce e incolore. Il dispositivo studiato ha la funzione di trasduttore in quanto converte l'energia luminosa in energia elettrica. La funzione di questi materiali è quella, in un futuro, di poter essere implementati come protesi retiniche. Lo strumento usato per l'indagine è il microscopio a forza atomica (AFM), in quanto capace di effettuare scansioni su scala nanometrica. In particolare permette di ottenere informazioni sia sulla morfologia che sulle proprietà elettriche del campione in esame. In questo lavoro sono stati fatti tre set di esperimenti di fotogenerazione variando diversi parametri, per verificarne l'impatto sul voltaggio del campione. Questi tre parametri sono: intensità della luce incidente, setpoint(parametro settabile dal software di controllo dell'AFM) e variazione dell'area esposta. E' emerso effettivamente che esiste un impatto di questi parametri sul campione che. Tale impatto è risultato diminuire per valori grandi di ciascun parametro.

Con un’introduzione sulle lingue artificiali e i motivi della loro creazione, il presente elaborato si concentra sul “vizio segreto” di J.R.R. Tolkien, la sua passione per la creazione delle lingue. Ciò che ha ispirato lo scrittore inglese a dare vita al mondo de Il Signore degli Anelli è stata la forte passione per le sue lingue elfiche presentate in questa tesi: il Quenya e il Sindarin. La lingua Quenya in particolare è stata una grande fonte di ispirazione per tantissimi linguisti e glottoteti nella creazione di nuove lingue artificiali per nuovi mondi fantastici, dal pianeta di Pandora dei Na’vi ai vasti regni del Trono di Spade.

L’introduzione del Machine Learning nel campo della Computer Vision ha permesso il raggiungimento di risultati straordinari nell’analisi di immagini. Usando reti neurali convoluzionali (CNN), è possibile identificare gli oggetti in una fotografia e quindi carpirne un contesto generale: tuttavia, se lo scopo finale è quello di riconoscere azioni complesse che si sviluppano nel tempo, non basta un singolo fotogramma. In questo senso, il video è il tipo di dato in grado di rappresentare lo svolgimento di attività nella maniera più naturale, poiché raccoglie sia gli aspetti spaziali relativi ai singoli fotogrammi che quelli temporali legati alla loro successione sequenziale. L’esplosione della diffusione di questo tipo di dato attraverso i social network ha permesso, negli ultimi anni, l’arricchimento dei dataset video e il conseguente sviluppo di soluzioni di deep learning apposite sempre più accurate ed efficienti. In questo elaborato si descrivono le architetture allo Stato dell’Arte che si occupano della comprensione spazio-temporale dei video e della loro classificazione in base all’attività catturata (nel caso dell’Action Recognition) o della loro descrizione in linguaggio naturale (per il Video Captioning). Il nostro lavoro è orientato verso l’applicazione di questi sistemi in un contesto di produzione industriale, per riconoscere interventi effettuati su macchinari o attività simili. Data la scarsa disponibilità di dati specifici per un tale scenario, viene costruito e proposto un nuovo dataset di video artificiali (blender-industrial) sviluppati attraverso il software di modellazione 3D Blender e il linguaggio di scripting Python. Si descrivono le scelte progettuali e le caratteristiche implementative di tale lavoro. Infine, si confrontano alcune soluzioni per l’Action Recognition a livello sperimentale, misurandone l’accuratezza sia sui principali dataset dedicati a questo task che sul nostro nuovo dataset.

La conoscenza delle esigenze luminose (intensità, spettro, durata minima, massima ed ottimale del fotoperiodo di illuminazione) e della tolleranza alle condizioni degli interni delle piante ad uso decorativo, è di fondamentale importanza per una giusta tecnica di progettazione (dimensionamento e dislocazione dei punti luce) dell’indoor plantscaping. Il lungo periodo di condizionamento al quale queste piante vengono sottoposte, caratterizzato principalmente dalla scarsa disponibilità di luce naturale e dagli alti livelli di concentrazione di CO2 determina una forte influenza sui processi morfo-fisiologici. Il presente studio analizza il fattore luminoso ed è articolato su più punti quali; • caratterizzazione della riposta fotosintetica all’intensità luminosa di 21 delle principali specie a fogliame decorativo comunemente utilizzate nella realizzazione degli spazi verdi indoor, per stabilire quali siano i minimi ed ottimali livelli di PAR tali da garantire una fotosintesi netta positiva e nel complesso le condizioni di maggior benessere per le piante; • quantificazione dell’incremento fotosintetico netto dovuto ad una maggior concentrazione di CO2 negli interni rispetto alla concentrazione CO2 atmosferica esterna, all’aumentare dell’ intensità luminosa artificiale sulle precedenti specie; • monitoraggio dell’andamento delle attività fotosintetiche durante il periodo di illuminazione di 8 ore comunemente utilizzato in un interno ad uso lavorativo, a PAR costante e variabile in Ficus elastica e Dieffenbachia picta, al fine di stabilire quali possano essere le durate e le modalità di somministrazione della luce per rendere massima la fotosintesi netta riducendo al minimo i consumi energetici dovuti all’accensione delle lampade; • valutazione della risposta morfo-fisiologica e fotosintetica a modificazioni dello spettro luminoso mediante l’uso di LED monocromatici colorati ad emissione nel bianco, blu e rosso in Ficus benjamina e Iresine herbistii al fine di stabilire se questo tipo di lampade possano essere utilizzate come fonte integrativa e/o sostitutiva nella realizzazione degli spazi verdi interni. Vengono analizzati il punto si compensazione alla luce (g), il punto di saturazione alla luce (s), l’efficienza quantica (AQE), il punto di respirazione al buio (Rd) e la fotosintesi netta massima (A max) per (Aglaonema commutatum, Asplenium nidus, Anthurium andreanum, Begonia rex, Calathea luoise, Calathea veitchiana, Calathea rufibarba, Calathea zebrina, Codiaeum variegatum, Cthenanthe oppenheimiana, Dieffenbakia picta, Ficus benjamina, Ficus elatica, Ficus longifolia, Fittonia verschaffeltii, Iresine herbistii, Philodendron erubescens, Philodendron pertusum, Potos aureus, Spathiphillum wallisi, Syngonium podophillum ) e classificate le specie in funzione di Amax in quattro categorie; A max < 2 µmol CO2 m-2 s-1, A max compresa tra 2 e 4 µmol CO2 m-2 s-1, Amax cpmpresa tra 4 e 6 µmol CO2 m-2 s-1, Amax > 6 µmol CO2 m-2 s-1, al fine di mettere in risalto la potenzialità fotosintetiche di ogni singola specie. I valori di PAR compresi tra (g) ed (s) forniscono le indicazioni sulle quali basarsi per scegliere una giusta lampada o dimensionare un punto luce per ogni singola specie e/o composizione. È stimata l’influenza di due livelli di concentrazione di CO2 ambientale (400 e 800 ppm) all’incrementare dell’intensità luminosa sul processo fotosintetico delle specie precedenti. Per quasi tutte le specie 800 ppm di CO2 non favoriscono nessun incremento all’attività fotosintetica ad eccezione di Ficus benjamina, Ficus elatica e Syngonium podophillum se non accompagnati da una disponibilità luminosa superiore alle 10 µmol m-2 s-1. Viene monitorato l’andamento dell’attività fotosintetica a PAR costante e variabile (intervallando periodi di 8 minuti a PAR 40 e 80) durante 8 ore di illuminazione su Ficus elastica e Dieffenbachia picta al fine di stabilire la miglior modalità di somministrazione della luce. La fotosintesi netta cumulativa per l’intera durata di illuminazione a PAR costante mostra un calo dopo alcune ore dall’attivazione in Dieffenbackia, e un andamento oscillatorio in Ficus. L’illuminazione alternata consente di raggiungere i quantitativi di CO2 organicata a 80 µmol m-2 s-1 di PAR, dopo 5 ore e mezza sia in Ficus che Dieffenbackia sebbene le potenzialità fotosintetiche delle due piante siano molto differenti. È stato valutato l’effetto dell’illuminazione artificiale mediante LED (15W) a luce bianca, blu e rossa monocromatica in rapporto alla luce neon(36W) bianca tradizionale (con differenti abbinamenti tra le lampade) sui principali parametri morfologici e fisiologici, in Ficus benjamin ‘Variegata’ e Iresine herbistii per verificare se tali fonti possono rappresentare una valida alternativa nella sostituzione o integrazione di altre lampade per gli spazi verdi indoor. Tutte le combinazioni LED indagate possono rappresentare un’alternativa di sostituzione alla coltivazione con neon ed un risparmio energetico di oltre il 50%. Una PAR di 20,6 µmol m-2 s-1 della singola lampada LED bianco è sufficiente per mantenere la pianta in condizioni di sopravvivenza con un consumo di 15W a fronte dei 36W necessari per il funzionamento di ogni neon. La combinazione LED bianco + LED blu monocromatico favorisce il contenimento della taglia della pianta, caratteristica gradita nella fase di utilizzo indoor, una maggior produzione di sostanza secca e un’attività fotosintetica più elevata.

Harmonia axyridis est une coccinelle prédatrice de pucerons qui peut être élevée sur les oeufs d'Ephestia kuehniella comme aliment de substitution. La disponibilité d'un aliment artificiel moins cher et plus souple d'utilisation que les oeufs d'E. Kuehniella, et cependant performant, conditionne la production de masse pour une utilisation en lutte biologique. La composition de l'aliment artificiel a été testée et ameliorée avec une approche analytique et des itérations successives, par comparaison de la composition biochimique des insectes élevés sur ces aliments et sur les oeufs d'E. Kuehniella, afin de satisfaire au mieux les besoins nutritionnels de cette coccinelle. Tous les aliments artificiels testés ont permis le développement complet d'H. Axyridis, de la larve de premier stade jusqu'à l'adulte. Les individus nourris pendant toute la vie avec deux des aliments testés, ont pondu des oeufs viables, bien qu'en quantité plus faible par rapport au témoin. Les modifications apportées à la composition biochimique de l'aliment, ou à son aspect physique, ont permis d'obtenir des améliorations de certains paramètres biologiques et biochimiques (réduction du temps de développement pré-imaginal, correction des carences rélevées au niveau biochimique). Le faible prix de revient de ces aliments et la simplicité de préparation peuvent être des caractéristiques utiles afin qu'ils deviennent des “milieux alternatifs” aux oeufs d'E. Kuehniella. Le contrôle de la qualité d'H. Axyridis produits sur des aliments artificiels est très important, car l'objectif de l'élevage sur ces aliments n'est pas seulement d'obtenir des rendements élevés, mais aussi d'obtenir une production d'insectes ayant des potentialités qui satisfont les objectifs pour lesquels ils ont été produits. Certaines caractéristiques biologiques ou biochimiques peuvent fournir des critères d'appréciation de cette qualité
Harmonia axyridis is a coccinellid predator of aphids that can be reared in large numbers with Ephestia kuehniella eggs a a substitution prey. The mass production of this coccinellid for use in biocontrol strategies could be mainly enhanced by the availability of an artificial food less expensive, more efficient, and more flexible to use than E. Kuehniella eggs. Artificial foods were tested and improved with an analytical approach and successive iterations by comparing the biochemical composition of the ladybeetles bred on the diets vs. Those fed on E. Kuehniella eggs. All the artificial food tested allowed the development of H. Axyridis from first instar larva to adult. Moreover, the females fed throughout their whole life with two of the diets tested laid fertile eggs, although in a lower number compared to the control ones. The changes made to the composition of the diet, or its physical aspect resulted in the improvernent of bath biological and biochemical parameters. Due to their low cast and simple preparation, artificial diets may become a valid "alternative food" for H. Axyridis in replacement of E. Kuehniella eggs. The quality control of H. Axyridis produced on artificial food is very important, because the objective of the breeding on this food is not only to obtain high yields in larvae an adult, but also to obtain insects having potentialities which satisfy the objectives for which they were produced, especially predation efficiency. Certain biological or biochemical characteristics could provide criteria of appreciation of this quality

Il presente studio è stato svolto per valutare la variabilità spaziale e temporale delle specie epibentoniche appartenenti all’habitat costiero roccioso della zona di Portonovo, nell’Adriatico centrale. Tale studio è stato svolto in un arco temporale di 3 anni, dal 2011 al 2013. L’area del presente studio si trova all’interno dal Parco regionale del Conero, il primo parco regionale marchigiano per data d’istituzione. Per ogni sito di campionamento e per ogni data sono stati analizzati i popolamenti epibentonici attraverso campioni fotografici che permettono la stima della percentuale di ricoprimento delle specie presenti. Il presente studio mette in evidenza i pattern di differenziamento spaziale e temporale dei popolamenti presenti sui substrati rocciosi naturali di questo tratto di costa calcarea. I popolamenti naturali sono stati confrontati con i popolamenti che possono insediarsi su nuovi substrati. A questo scopo sono stati utilizzati dei pannelli sperimentali in travertino. I risultati ottenuti costituiscono le basi per la pianificazione di strategie per la conservazione di questo habitat costiero, anche tenendo conto della capacità di reclutamento delle diverse specie, in particolare del mitili di particolare interesse commerciale per l’area di studio.

L’obiettivo del presente lavoro è quello di valutare, tramite immagini satellitari, il fabbisogno idrico di diverse colture appartenenti a tre consorzi irrigui all’interno comprensorio del Consorzio di Bonifica della Romagna Occidentale. Alcuni satelliti attualmente in orbita, quali il Sentinel-2 e il Landsat-8, sono in grado di acquisire diverse informazioni che, se opportunamente elaborate, permettono di identificare il consumo d'acqua da parte delle piante. Attraverso questo dato, le precipitazioni misurate e la risorsa idrica fornita alle colture dagli invasi artificiali all’interno dei consorzi, si è analizzato il soddisfacimento del fabbisogno idrico delle colture nelle tre aree di studio.

Con il presente elaborato si è esplorato il campo della data analytics. È stato analizzato un dataset relativo all' andamento storico del titolo di borsa di una società, i cui dati sono stati manipolati in modo tale da renderli compatibili per un loro utilizzo in una applicazione di Machine Learning. Si sono approfondite le reti neurali artificiali LSTM e con esse si è creato un modello che permettesse di effettuare delle predizioni sui valori futuri del titolo. Infine sono state valutate le differenze tra i valori predetti e quelli reali assunti dal titolo di borsa.

Analisi delle fasi per la realizzazione di uno strumento di supporto gli agricoltori, dalla creazione di un dataset, all'addestramento e test di una rete neurale artificiale, con obiettivo la localizzazione del prodotto agricolo all'interno delle immagini.

A causa della natura intrinsecamente variabile del vento si rende necessaria, nell’eolico ancor più che in altre tecnologie, un’efficiente strategia di esercizio e manutenzione che permetta al proprietario dell’impianto di massimizzare la produzione di energia elettrica: tenere fermo un aerogeneratore in presenza di vento sufficientemente forte significa infatti sprecare la risorsa primaria. Dopo una prima parte di lavoro dedicata alla definizione delle curve di potenza di riferimento per ogni singola macchina (questo approccio viene spesso utilizzato in quanto la curva di potenza “reale” di una macchina differisce da quella “teorica”) si è passati a un primo studio riguardante una possibile ottimizzazione produttiva. Essenzialmente si è considerata una strategia di wind sector management tale da impedire l’attivazione di un allarme, il quale provoca una brusca fermata di emergenza dell’aerogeneratore. Anche andando a ipotizzare diversi parametri di WSM (basati sulle condizioni del vento) si è scoperto che non conviene introdurre una strategia di questo tipo al fine di diminuire le mancate produzioni: questo è dovuto al fatto che tutti i fermi macchina si sono verificati quando il vento proveniva da una delle direzioni principali dell’impianto. Nel secondo studio è stato valutato un possibile degrado delle performance di normale funzionamento degli aerogeneratori dovuto all’invecchiamento dei componenti di macchina principali. In questo contesto si è riusciti a replicare un approccio di tipo matematico/numerico ormai molto consolidato a livello mondiale basato su una rete neurale artificiale. L’obiettivo del lavoro è quello di allenare una rete neurale artificiale in ambiente MATLAB con i dati di normale funzionamento del primo anno solare successivo all’installazione delle macchine e valutare nel periodo successivo la differenza tra la potenza reale prodotta e quella attesa elaborata dalla rete allenata (questo scarto è definito “residuo di potenza”).

Questa tesi di laurea si pone come obbiettivo l’implementazione di un sistema di reti neurali artificiali per ottimizzare la modellazione del processo di colata sotto pressione di alluminio. L’analisi svolta sul particolare realizzato in FAR ha permesso di evidenziare tutti i parametri e le eventuali problematiche che intervengono nel processo, delineando dipendenze e indipendenze dei fattori in gioco; in particolare, utilizzando il software di modellazione di processo ProCast, si è analizzato il solo problema della presenza di microporosità da ritiro in relazione alla variazione della temperatura iniziale del metallo fuso. L'utilizzo di tali informazioni e l'ideazione di descrittori geometrici in grado di semplificare i fenomeni fisici in atto hanno condotto all'allenamento di un sistema intelligente di reti neurali artificiali feed-forward. Successive prove hanno condotto all'ottimizzazione dell'architettura e delle caratteristiche della rete neurale per questo specifico caso di studio.

Frankle e Carbin 2018, data una rete densa inizializzata casualmente, mostrano che esistono sottoreti sparse di tale rete che possono ottenere accuratezze superiori alla rete densa e richiedono meno iterazioni di addestramento per raggiungere l’early stop. Tali sottoreti sono indicate con il nome di winning ticket. L’identificazione di questi ultimi richiede tuttavia almeno un addestramento completo del modello denso, il che ne limita l’impiego pratico, se non come tecnica di compressione. In questa tesi, si mira a trovare una variante più efficiente dei metodi di magnitude based pruning proposti in letteratura, valutando diversi metodi euristici e data driven per ottenere winning ticket senza completare l’addestramento della rete densa. Confrontandosi con i risultati di Zhou et al. 2019, si mostra come l’accuratezza all’inizializzazione di un winning ticket non sia predittiva dell’accuratezza finale raggiunta dopo l’addestramento e come, di conseguenza, ottimizzare l’accuratezza al momento di inizializzazione non garantisca altrettanto elevate accuratezze dopo il riaddestramento. Viene inoltre mostrata la presenza di good ticket, ovvero un intero spettro di reti sparse con performance confrontabili, almeno lungo una dimensione, con quelle dei winning ticket, e come sia possibile identificare sottoreti che rientrano in questa categoria anche dopo poche iterazioni di addestramento della rete densa iniziale. L’identificazione di queste reti sparse avviene in modo simile a quanto proposto da You et al. 2020, mediante una predizione del winning ticket effettuata prima del completamento dell’addestramento della rete densa. Viene mostrato che l’utilizzo di euristiche alternative al magnitude based pruning per effettuare queste predizioni consente, con costi computazionali marginalmente superiori, di ottenere predizioni significativamente migliori sulle architetture prese in esame.

La ricerca di anomalie nei processi produttivi è una tematica molto attuale, di estremo interesse e di notevole complessità. Lo scopo di questa tesi è stato quello di verificare se, attraverso l'utilizzo di strategie di deep learning, fosse possibile sviluppare una soluzione in grado di distinguere quali fossero i campioni anomali rispetto ai campioni normali esaminando nello specifico immagini ottenute dal processo di lavorazione di superfici metalliche, che presentavano texture poco marcate e variabili. Dopo aver valutato il problema ed aver analizzato le soluzioni presenti in letteratura inerenti al nostro caso d'interesse, abbiamo deciso di basare la nostra soluzione sull'utilizzo degli autoencoder, in combinazione con tecniche di visione artificiale necessarie a identificare ed evidenziare i difetti presenti nei campioni oggetto di studio. Addestrando l'autoencoder a ricostruire solo campioni normali si ottiene che, nella ricostruzione di un campione anomalo, il difetto venga eliminato in quanto non è mai stato visto dalla rete nella fase di addestramento. Uno dei vantaggi delle soluzioni basate su questo tipo di architettura è quindi dovuto al fatto che è necessario conoscere solo i campioni normali e, qualsiasi tipo di anomalia si presenti, potenzialmente anche anomalie mai viste prima, esse non vengano ricostruite dalla rete, risolvendo così il problema dato dall'impossibilità di conoscere a priori tutti i possibili difetti che si possono presentare in fase di produzione. In particolare sono state esplorate varie metodologie e architetture (Convolutional Autoencoders, Variational Autoencoders, Transfer Learning) adottando quella più idonea al tipo di dato in nostro possesso. Attraverso la soluzione sviluppata siamo riusciti ad ottenere buoni risultati sia per quanto riguarda le prestazioni inerenti a data set pubblici, utilizzati come benchmark, sia sul data set privato in nostro possesso, obiettivo primario di questa ricerca.

Orientadores: Ricardo Ribeiro Gudwin, Alvaro João Magalhães de Queiroz
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-03T23:34:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Loula_AngeloConrado_M.pdf: 1100058 bytes, checksum: 3a46a35c8e97325fe2b1e1046678c292 (MD5) Previous issue date: 2004
Mestrado
Engenharia de Computação
Titulação

Parlando della questione linguistica in Europa, viene svolta un'analisi in tre parti. La prima parte tratta storicamente del multilinguismo europeo e del concetto di lingua franca; la seconda presenta quindi le possibili soluzioni finora emerse, concentrandosi sull'utilizzo della lingua Inglese in ambito internazionale. Infine, sono illustrate altre possibilità, suddividendo il discorso in ulteriori tre parti: la prima riguarda l'utilizzo di una lingua naturale come lingua franca; la seconda espone alcuni progetti per semplificare lingue già esistenti; per ultimo, si offre una panoramica sulle lingue artificiali.

I sistemi esperti sono programmi che cercano di riprodurre le prestazioni di esperti umani nella risoluzione di problemi specifici. Essi rappresentano il più conosciuto risultato pratico della ricerca in intelligenza artificiale. Ne vengono analizzate la struttura interna, i paragidmi su cui si basano, i componenti che ne fanno parte e i linguaggi di programmazione principali. Viene studiato uno dei primi distemi esperti: il MYCIN. Esso opera nel campo medico ed è stato di notevole importanza e innovazione nei primi anni in cui questi sistemi venivano sviluppati.

Uma atividade com a magnitude da avicultura, que usa equipamentos de última geração e serviços atualizados, é levada, na maioria dos casos, a tomar decisões que envolvem todos aspectos de produção, apoiada em critérios subjetivos. A presente tese objetivou estudar a utilização das redes neurais artificiais na estimação dos parâmetros de desempenho de matrizes pesadas, pertencentes a uma integração avícola sul-brasileira. Foram utilizados os registros de 11 lotes em recria, do período compreendido entre 09/11/97 a 10/01/99 e de 21 lotes em produção, do período compreendido entre 26/04/98 a 19/12/99, para a análise por redes neurais artificiais. Os dados utilizados corresponderam a 273 linhas de registros semanais, do período de recria e 689 linhas de registros semanais, do período de produção. Os modelos de redes neurais foram comparados e selecionados como melhores, baseados no coeficiente de determinação múltipla (R2), Quadrado Médio do Erro (QME), bem como pela análise de gráficos, plotando a predição da rede versus a predição menos o real (resíduo). Com esta tese foi possível explicar os parâmetros de desempenho de matrizes pesadas, através da utilização de redes neurais artificiais. A técnica permite a tomada de decisões por parte do corpo técnico, baseadas em critérios objetivos obtidos cientificamente. Além disso, este método permite simulações das conseqüências de tais decisões e fornece a percentagem de contribuição de cada variável no fenômeno em estudo.

Il natural language processing è un campo di ricerca interdisciplinare che spazia tra informatica, linguistica e intelligenza artificiale, che si pone come obiettivo il trattamento automatico del linguaggio naturale, ovvero l’analisi, la comprensione e l’elaborazione del linguaggio da parte dei calcolatori. Uno dei problemi più interessanti e ancora aperti di questa disciplina è la capacità di dialogo per la quale ricercatori e studiosi stanno ideando e impiegando nuovi approcci, in particolare basati su reti neurali artificiali, raggiungendo risultati sempre migliori. In questa tesi, oltre a dare una panoramica dello stato dell'arte, si espone lo sviluppo di un chatbot in contesto universitario, realizzato con il framework Rasa. Esso è pensato per gli studenti del Campus di Cesena e fornisce informazioni relative alla vita universitaria, principalmente sui corsi di laurea e sui bandi di Ateneo.

Il mondo attorno a noi che percepiamo mediante la vista ci appare stabile nonostante le continue variazioni dell’input visivo prodotte dai movimenti oculari saccadici. Questi rapidi movimenti oculari servono per dirigere rapidamente la fovea da un punto all’altro della scena visiva. Secondo molti studi la stabilità visiva è imputabile ad un segnale detto “corollary discharge” (una copia del comando motorio) che informa anticipatamente le aree visive di alto livello (FEF, LIP) di una saccade imminente. La combinazione del segnale di “corollary discharge” con le informazioni visive correnti permetterebbe di ottenere un “remapping” anticipatorio della scena visiva futura (ovvero a saccade avvenuta) già immediatamente prima e durante la saccade, e ciò sarebbe alla base della stabilità visiva. Questo lavoro di tesi, oltre a studiare le teorie sulla stabilità visiva e su come il segnale di corollary discharge influisce su di essa, ha avuto come obbiettivo principale la realizzazione di un modello di rete neurale finalizzato alla simulazione di regioni visive di alto livello in grado di replicare i fenomeni visivi osservati immediatamente prima e durante le saccadi che sono imputabili alla presenza del segnale di “corollary discharge” e che presumibilmente contribuiscono alla stabilità visiva. I risultati delle simulazioni hanno mostrato un buon grado di accordo con i dati sperimentali. Il modello così realizzato può contribuire alla comprensione dei fenomeni visivi dovuti al “corollary discharge”.

Dopo aver presentato la saga di Martin, autore di Cronache del Ghiaccio e del Fuoco, della trasposizione televisiva nella serie Il Trono di Spade e dopo aver fatto un breve excursus storico sulle lingue artificiali, si prenderà in considerazione la lingua Dothraki, le ragioni della sua creazione, le modalità attraverso le quali è stata creata (regole generali applicabili a qualsiasi lingua) e il processo evolutivo. Inoltre, avendo studiato la grammatica Dothraki (descritta in un capitolo a parte), è stato possibile analizzare due frasi tratte da due episodi della serie televisiva.

El objetivo de esta tesis es investigar las fuentes y distribuciones de una serie de radionúclidos artificiales (90Sr, 129I, 134Cs, 137Cs, 236U, 237Np, 239Pu and 240Pu) en dos zonas oceánicas que han recibido un gran impacto debido a actividades humanas. En primer lugar, el Océano Pacífico, que recibió el impacto de las fugas desde la central nuclear de Fukushima Dai-ichi, inmediatamente después del accidente y en los años siguientes. El estudio se centró en el 90Sr, sobre el cual había poca información a pesar de ser uno de los radionúclidos presentes en mayor cantidad el agua contaminada almacenada en los tanques y la central. En 2013, recolectamos muestras de agua de mar y aguas subterráneas a una distancia de entre 0.8 and ~100 km de la central nuclear. Además, evaluamos el cambio temporal en las concentraciones de 134Cs, 137Cs y 90Sr demostrando la importancia de las contribuciones parciales de cada fuente. Las muestras de agua recolectadas en Septiembre de 2013 presentaban concentraciones de 8.9 ± 0.4 Bq·m-3 de 90Sr, 124 ± 3 Bq·m-3 de 137Cs and 54 ± 1 Bq·m-3 de 134Cs. Estas concentraciones eran significativamente mayores que las medidas antes del accidente nuclear en 2011 debidas a las antiguas pruebas atmosféricas de bombas nucleares: ~1 Bq·m-3, 1-2 Bq·m-3 y negligible, respectivamente. Los resultados confirmaron mediante la relación 137Cs/90Sr la existencia de vertidos continuados de 90Sr desde la central, que estimamos en 2.3-8.5 GB·d-1 en Septiembre de 2013. Si bien loes vertidos continuados son menores que las estimadas para los vertidos que ocurrieron justo después del accidente, existe el riesgo de que sean mayores y por lo tanto, recomendamos continuar con el muestreo y el control de radionúclidos artificiales en el Océano Pacífico. En segundo lugar, estudiamos el Mar Mediterráneo que recibió los aportes de diferentes fuentes desde 1950: i) a nivel global, las pruebas atmosféricas con bombas nucleares entre 1950 y 1960, y el accidente nuclear de Chernobyl en 1986; ii) a nivel regional, las descargas de agua radioactiva desde la planta de reprocesamiento de Marcoule entre 1958 y 1997; iii) y a nivel local, el accidente de Palomares en 1966. Los resultados muestran que las distribuciones de 129I, 236U, 237Np y 137Cs, estaban controladas por la circulación termohalina. Los resultados también resaltan la importancia relativa de cada una de las fuentes. En particular, estimamos la contaminación derivada de la planta de reprocesamiento nuclear de Marcoule, que fue en comparación con el global fallout, del mismo orden de magnitud para el 236U (10-20 kg) y el 237Np (~7 kg), y dos órdenes de magnitud superior para el 129I (70-90 kg). Marcoule representa entorno al 30% del 237Np presente en el Mar Mediterráneo en 2013. Los cambios temporales en la distribución del 137Cs mostraron la influencia de las fuentes y la circulación oceánica. La relación atómica 240Pu/239Pu era ~0.19 indicando que la fuente principal de este radionúclido en el Mar Mediterráneo es el global fallout. La distribución del 239,240Pu estaba influenciada además, por el proceso de scavenging y la remineralización del material particulado. Uno de los resultados a destacar es el hecho que de las concentraciones e inventarios del plutonio en la cuenca oriental eran menores que en la cuenca occidental. Ello puede ser debido a: i) la mayor importancia del ‘boundary scavenging’ en los sedimentos de la plataforma oriental o ii) a la reducida actividad biológica (que conllevaría una menor exportación del plutonio por las partículas), unida a un mayor transporte lateral por las Levantine Intermediate Waters.
This PhD dissertation aimed to understand the sources and distributions of a diverse set of artificial radionuclides (90Sr, 129I, 134Cs, 137Cs, 236U, 237Np, 239Pu and 240Pu) in two contrasting oceanic regions. Firstly, the Pacific Ocean close to Japan, largely impacted by the accident that occurred at the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant (FDNPP) in 2011, which led to the release of radioactive contaminants to the environment immediately after the accident and during the following years. We focused on 90Sr, which was largely understudied despite being of major concern due to its large presence in cooling waters stored in tanks and in the nuclear facility since 2011. We collected seawater, groundwater and surface beach water samples between 0.8 and ~100 km off FDNPP in September 2013, two and a half years after the accident. In this work we also evaluated the temporal evolution of 134Cs, 137Cs and 90Sr concentrations, highlighting the relative importance of various sources in the coast off Japan over time.The radionuclide concentrations in water samples collected in September 2013 were up to 8.9 ± 0.4 Bq·m-3 for 90Sr, 124 ± 3 Bq·m-3 for 137Cs and 54 ± 1 Bq·m-3 for 134Cs in 2013, while their typical concentrations prior to the 2011 accident due to the nuclear tests were ~1 Bq·m-3, 1-2 Bq·m-3 and neglible, respectively. This confirmed the ongoing 90Sr releases from the FDNPP, that we estimated in 2.3-8.5 GB·d-1 in September 2013. Although substantially lower than the rates estimated to have occurred soon after the accident, the continuing releases and the potential larger leaks from the FDNPP evidenced the importance of continuous surveillance of artificial radionuclides in the Pacific Ocean. Secondly, the semi-enclosed Mediterranean Sea, impacted by various sources since the mid-twentieth century: i) on a global scale by atmospheric nuclear weapon tests carried during the 1950s-1960s and the Chernobyl nuclear accident in 1986; ii) at a regional level, by the low level radioactive discharges from the Marcoule nuclear reprocessing plant between 1958 and 1997; iii) and locally by the Palomares accident in 1966. Knowledge on their respective contributions to the presence of 129I, 236U, 237Np and Pu isotopes and on the radionuclide distributions in the Mediterranean Sea was limited or completely unknown. Our data on 129I and 236U showed that their distributions are governed by the thermohaline circulation, and highlighted the importance of constraining each radionuclide source. In particular, we estimated that the contamination derived from the Marcoule nuclear reprocessing plant was likely comparable to that from global fallout for 236U (10-20 kg) and about 2 orders of magnitude larger for 129I (70-90 kg). We also reported for the first time a comprehensive transect of 237Np. The distributions of both 237Np and 137Cs are driven by the circulation of the water masses, as expected for conservative radionuclides. The principal sources of 237Np were found to be global fallout and Marcoule, the later probably contributing to about 30% of the 237Np (~7 kg) present in the Mediterranean Sea in 2013. The distribution of 137Cs showed the influence of inputs and recent changes in circulation. The main source of Pu was confirmed to be global fallout, as shown by the 240Pu/239Pu atom ratios of about 0.18 throughout the Mediterranean Sea. The distribution of 239,240Pu was affected by, in addition to circulation, particle scavenging and remineralization. A notable result of this study was the lower levels of 239,240Pu in the water column of the Eastern Basin than in the Western Basin that were possible due to enchanced boundary scavenging on shelf sediments or the limited scavenging by particles in open waters and enhanced westward transport by water dynamics.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Os satélites artificiais são utilizados em várias atividades científicas como em geodinâmica, telecomunicações, estudo do clima, experiências com microgravidade, dentre outras. Para alcançar a precisão necessária para certas missões, as órbitas devem ser determinadas com bastante precisão levando em consideração várias forças que atuam nos satélites. O efeito de maré é uma das perturbações que afetam a órbita de um satélite artificial, pois tanto o Sol como a Lua deformam o planeta, alterando assim a distribuição de massa e o potencial utilizado para estudar a variação nos elementos orbitais do satélite. Neste trabalho estuda-se a influência da maré terrestre e oceânica da Terra sobre satélites artificiais que a orbitam. Foi desenvolvida a função perturbadora para a maré terrestre, com base tanto no modelo de Kozai como no de Kaula e para a maré oceânica é adotado o modelo de Harwood e Swinerd. Os desenvolvimentos das funções perturbadoras são feitos em termos do polinômio de Legendre, aproveitando a parte secular e de longo período para estudar a variação dos elementos orbitais do satélite. Resultados das soluções seculares indicam a maior contribuição da Lua, em comparação à contribuição do Sol. Também, as perturbações devido a maré terrestre são mais proeminentes do que a maré oceânica para ambos os satélites de baixa e de alta altitude. Considerando as soluções de longo período para o satélite de baixa altitude, os resultados mostram que, para o argumento do perigeu e para a excentricidade , o período de oscilação é maior para a maré oceânica comparado a maré terrestre. Considerando os diferentes modelos para as marés, também para o satélite de baixa altitude, é mostrado que a maior variação de amplitude é para o argumento do perigeu. Perturbações devido a ressonâncias são também analisadas para os elementos orbitais métricos.
Artificial Earth’s satellites are used in several scientific activities such as geodynamics, telecommunications, climate forecast, microgravity experiments, among others. In order to attain the precision needed for some missions the orbits must be determined with high accuracy taking into account several forces acting on the satellites. The tide effect is one of the disturbances that affect the orbit of an artificial satellite. In fact, both the Sun and the Moon deforms the planet and thus modifies its mass distribution and the used potential to study the variation in the orbital elements of the satellite. In this work it is studied the influence of the terrestrial and oceanic tides on artificial Earth’s satellites orbits. The disturbing functions for the terrestrial tide was developed based on the Kozai and Kaula models and for the oceanic tide was used Harwood and Swinerd model. The developments of the disturbing functions are performed in terms of the Legendre polynomials, using the secular and long period terms to study the variation of the orbital elements of the satellite. Results for the secular solution show the bigger contribution of the Moon, compared to the contribution of the Sun. Also, the perturbations due to the terrestrial tide are more noticeable than of the oceanic tide for both low and higher altitude satellites. Considering the long period solution for low altitude satellite, the results show that, for the argument of perigee and the eccentricity, the period of oscillation is bigger for the oceanic tide compared to the terrestrial tide. Considering different models for the tides, also for low altitude satellite, it is shown that the greatest amplitude’s variation is for argument of perigee. Perturbations due to resonance are also analyzed for the metric orbital elements.

Ad oggi la pressione umana sui sistemi fluviali ha mostrato gravi livelli di vulnerabilità idrica per circa 4,8 miliardi di persone. L’aumento crescente dell’utilizzo di questa risorsa in combinazione con i cambiamenti climatici potranno aggravare tale situazione. Precedenti studi hanno valutato l’entità degli impatti antropici sui sistemi idrici analizzando l’estensione del problema e la sua entità al giorno d’oggi. In questo elaborato di tesi si è tentato di valutare come la pressione antropica sui sistemi fluviali si sia storicamente sviluppata per cercare di comprendere come è probabile che progredisca nel tempo. Dato un corso d’acqua e la sua area contribuente, la pressione antropica su tale corso è definita come il rapporto tra la presenza umana e la portata naturale generata all’interno della stessa area contribuente. La presenza umana viene stimata attraverso le luci artificiali notturne e diurne mentre, i valori di portata sono ottenuti direttamente da database internazionali. L’evoluzione della pressione antropica sui corsi d’acqua viene invece valutata attraverso l’Indice di Pressione Antropica Differenziale sui corsi d’acqua (DHP) e viene calcolato come la derivata della pressione umana sui sistemi fluviali. I valori di DHP sono stimati per alcuni bacini idrografici situati nel sud-est asiatico, in particolare Cina e Birmania, all’interno del periodo 1994-2015. Tale area è stata scelta sulla base di un trend positivo di crescita demografica in modo da valutare l’evoluzione temporale dell’impatto antropico sui sistemi idrici. L’analisi ha mostrato per tutti i bacini un incremento annuale significativo della pressione antropica che fa ipotizzare che nel prossimo futuro la pressione sui sistemi fluviali continuerà a crescere. Attraverso l’introduzione della variabilità annuale delle portate i livelli di pressione antropica sui corsi d’acqua risultano maggiormente critici di quelli che si otterrebbero attraverso l’utilizzo di portate stazionarie.

Orientador: Alberto Luiz Serpa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-23T23:04:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArizaZambrano_WilliamCamilo_M.pdf: 5789145 bytes, checksum: 151f5e3ef1780d5448a7073b85b4715f (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal o estudo de um método de controle baseado no uso de redes neurais artificiais aplicado ao problema de controle de vibrações em estruturas flexíveis. Este trabalho centra-se no estudo do esquema de controle inverso-direto, que consiste em identificar a dinâmica inversa da planta através de uma rede neural artificial para ser usada como controlador. Três exemplos de aplicação foram resolvidos utilizando-se controladores projetados com o método inverso-direto. A primeira aplicação é o controle de vibrações em uma estrutura mecânica de parâmetros concentrados. O segundo exemplo de aplicação é o controle de vibrações de uma placa engastada em uma de suas extremidades. Neste caso, a placa engastada foi modelada utilizando-se o método de elementos finitos. No seguinte exemplo, o modelo da placa usado no exemplo anterior foi reduzido, deixando apenas os primeiros modos de vibração. No último exemplo tratou-se o problema de controle não colocado das vibrações em uma placa engastada. Os resultados foram analisados a partir da resposta temporal e da resposta em frequência do sistema em malha fechada. Para comparar os resultados obtidos utilizando-se o método de controle baseado em redes neurais artificiais, os exemplos citados anteriormente foram também resolvidos utilizando-se o método de controle ??. Os resultados obtidos demonstram que o método de controle baseado em modelo inverso usando redes neurais foi eficaz na resolução deste tipo de problema
Abstract: The goal of this work is to study a control method based on artificial neural networks applied to the vibration control of flexible structures problem. This work focuses in the direct-inverse control scheme which consists of identifing the inverse dynamics of the plant through an artificial neural network to be used as the controller. Three application examples using the direct-inverse method were solved. The first application is the vibration control in a mechanical structure of concentrated parameters. The second application example is the vibration control of a cantilever plate. The cantilever plate was modeled using the finite elements method. In the third example, a reduction of the cantilever plate model was made. In the last example a non-collocated control problem of vibration in a cantilever plate was treated. The results of the scheme were evaluated according to the temporal response and the frequency response of the closed-loop system. In order to compare the results obtained using the control method based on artificial neural networks, the previous examples were also solved using the ?? control method. The obtained results show that the control method based on inverse model using neural networks was effective in solving this kind of problem
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

Este estudo objetivou demonstrar que é possível explicar os fenômenos que ocorrem na criação de frangos de corte através de redes neurais artificiais. A estatística descritiva e a diferença entre as médias das variáveis dos dados iniciais foram calculadas com o programa computacional SigmaStat® Statistical Software para Windows 2.03. Foi utilizada uma série histórica de dados de produção de frangos de corte, obtidos nos anos de 2001 e 2002, fornecidos por uma Integração Avícola do Rio Grande do Sul, contendo informações de 1.516 criadores com lotes alojados em 2001 e 889 criadores com lotes alojados em 2002. Nos arquivos estavam registrados, para cada lote, suas variáveis de produção, tais como número do lote, data do alojamento, data do abate, idade ao abate, número de pintos alojados, quilogramas de ração consumidos, quilogramas de frangos produzidos, número de aves abatidas, custo do frango produzido, mortalidade, peso médio, ganho de peso diário, índice de conversão alimentar, índice de eficiência, quilogramas líquido de frangos, quilogramas de ração inicial, quilogramas de ração crescimento, quilogramas de ração abate, além de outros. Para a construção das redes neurais artificiais foi utilizado o programa computacional NeuroShell®Predictor, desenvolvido pela Ward Systems Group. Ao programa foi identificado as variáveis escolhidas como “entradas” para o cálculo do modelo preditivo e a variável de “saída” aquela a ser predita. Para o treinamento das redes foram usados 1.000 criadores do banco de dados do alojamento de frangos de corte de 2001. Os restantes 516 criadores de 2001 e todos os 889 criadores de 2002 serviram para a validação das predições, os quais não participaram da etapa de aprendizagem, sendo totalmente desconhecidos pelo programa. Foram gerados 20 modelos na fase de treinamento das redes neurais artificiais, com distintos parâmetros de produção ou variáveis (saídas). Em todos estes modelos, as redes neurais artificiais geradas foram bem ajustadas apresentando sempre, um Coeficiente de Determinação Múltipla (R²) elevado e o menor Quadrado Médio do Erro (QME). Ressalta-se que o R² perfeito é 1 e um coeficiente muito bom deve estar próximo de 1. Todos os 20 modelos, quando validados com os 516 lotes de 2001 e com 889 de 2002, apresentaram também Coeficientes de Determinação Múltipla (R²) elevados e muito próximos de 1, além de apresentarem o Quadrado Médio do Erro (QME) e Erro Médio reduzidos. Foi comprovado não haver diferenças significativas entre as médias dos valores preditos e as médias dos valores reais, em todas as validações efetuadas nos lotes abatidos em 2001 e em 2002, quando aplicados os 20 modelos de redes neurais gerados. Como conclusão, as redes neurais artificiais foram capazes de explicar os fenômenos envolvidos com a produção industrial de frangos de corte. A técnica oferece critérios objetivos, gerados cientificamente, que embasarão as decisões dos responsáveis pela produção industrial de frangos de corte.Também permite realizar simulações e medir a contribuição de cada variável no fenômeno em estudo.

Nella società è in corso un processo di evoluzione tecnologica, il quale sviluppa una connessione tra l’ambiente fisico e l’ambiente digitale, per scambiare dati e informazioni. Nella presente tesi si approfondisce, nel contesto dell’Industria 4.0, la tematica della manutenzione predittiva di macchinari industriali tramite tecniche di intelligenza artificiale, per prevedere in anticipo il verificarsi di un imminente guasto, identificandolo prima ancora che si possa verificare. La presente tesi è divisa in due parti complementari, nella prima parte si approfondiscono gli aspetti teorici relativi al contesto e allo stato dell’arte, mentre nella seconda parte gli aspetti pratici e progettuali. In particolare, la prima parte è dedicata a fornire una panoramica sull’Industria 4.0 e su una sua applicazione, rappresentata dalla manutenzione predittiva. Successivamente vengono affrontate le tematiche inerenti l’intelligenza artificiale e la Data Science, tramite le quali è possibile applicare la manutenzione predittiva. Nella seconda parte invece, si propone un progetto pratico, ossia il lavoro da me svolto durante un tirocinio presso la software house Open Data di Funo di Argelato (Bologna). L’obiettivo del progetto è stato la realizzazione di un sistema informatico di manutenzione predittiva di macchinari industriali per lo stampaggio plastico a iniezione, utilizzando tecniche di intelligenza artificiale. Il fine ultimo è l’integrazione di tale sistema all’interno del software Opera MES sviluppato dall’azienda.

Orientador: Rodolpho Vilhena de Moraes
Banca: Maria Cecília França de Paula Zanardi
Banca: Helio Koiti Kuga
Resumo: Os satélites artificiais são utilizados em várias atividades científicas como em geodinâmica, telecomunicações, estudo do clima, experiências com microgravidade, dentre outras. Para alcançar a precisão necessária para certas missões, as órbitas devem ser determinadas com bastante precisão levando em consideração várias forças que atuam nos satélites. O efeito de maré é uma das perturbações que afetam a órbita de um satélite artificial, pois tanto o Sol como a Lua deformam o planeta, alterando assim a distribuição de massa e o potencial utilizado para estudar a variação nos elementos orbitais do satélite. Neste trabalho estuda-se a influência da maré terrestre e oceânica da Terra sobre satélites artificiais que a orbitam. Foi desenvolvida a função perturbadora para a maré terrestre, com base tanto no modelo de Kozai como no de Kaula e para a maré oceânica é adotado o modelo de Harwood e Swinerd. Os desenvolvimentos das funções perturbadoras são feitos em termos do polinômio de Legendre, aproveitando a parte secular e de longo período para estudar a variação dos elementos orbitais do satélite. Resultados das soluções seculares indicam a maior contribuição da Lua, em comparação à contribuição do Sol. Também, as perturbações devido a maré terrestre são mais proeminentes do que a maré oceânica para ambos os satélites de baixa e de alta altitude. Considerando as soluções de longo período para o satélite de baixa altitude, os resultados mostram que, para o argumento do perigeu e para a excentricidade , o período de oscilação é maior para a maré oceânica comparado a maré terrestre. Considerando os diferentes modelos para as marés, também para o satélite de baixa altitude, é mostrado que a maior variação de amplitude é para o argumento do perigeu. Perturbações devido a ressonâncias são também analisadas para os elementos orbitais métricos.
Abstract: Artificial Earth's satellites are used in several scientific activities such as geodynamics, telecommunications, climate forecast, microgravity experiments, among others. In order to attain the precision needed for some missions the orbits must be determined with high accuracy taking into account several forces acting on the satellites. The tide effect is one of the disturbances that affect the orbit of an artificial satellite. In fact, both the Sun and the Moon deforms the planet and thus modifies its mass distribution and the used potential to study the variation in the orbital elements of the satellite. In this work it is studied the influence of the terrestrial and oceanic tides on artificial Earth's satellites orbits. The disturbing functions for the terrestrial tide was developed based on the Kozai and Kaula models and for the oceanic tide was used Harwood and Swinerd model. The developments of the disturbing functions are performed in terms of the Legendre polynomials, using the secular and long period terms to study the variation of the orbital elements of the satellite. Results for the secular solution show the bigger contribution of the Moon, compared to the contribution of the Sun. Also, the perturbations due to the terrestrial tide are more noticeable than of the oceanic tide for both low and higher altitude satellites. Considering the long period solution for low altitude satellite, the results show that, for the argument of perigee and the eccentricity, the period of oscillation is bigger for the oceanic tide compared to the terrestrial tide. Considering different models for the tides, also for low altitude satellite, it is shown that the greatest amplitude's variation is for argument of perigee. Perturbations due to resonance are also analyzed for the metric orbital elements.
Mestre

La convergencia de diversas disciplinas como la biotecnología, biología molecular e ingeniería genética en el desarrollo de vehículos terapéuticos a escala nanometrica para la entrega de moléculas terapeuticas, se plantea como una herramienta con un elevado potencial en el campo de la nanomedicina. El mayor reto de estos nanovehiculos es permitir una eficaz entrega de ácidos nucleicos, proteínas o incluso fármacos, con una elevada especificidad celular para poder así disminuir la dosis administrada y por eso reducir sus toxicidad. En el caso de los ácidos nucleicos, la especificidad de entrega y la protección de los mismos de las nucleasas son los puntos clave para prever el desarrollo de estos sistemas. Sin embargo, el uso de vectores virales que parecían contener todos los elementos necesarios para aplicar la terapia génica extensivamente, ha topado con serios problemas de toxicidad e inmunogenicidad que limitan su uso. Así pues, el desarrollo de vectores de entrega no víricos, degradables y de diverso origen como dendrímeros, liposomas, polímeros, proteínas modulares o virus-like particles (VLPs), entre otros, se ha revelado como un campo de investigación que promete aportar las herramientas necesarias para desarrollar vehículos auto ensamblables “inteligentes” capaces de superar las barreras impuestas por el sistema biológico y llegar al tejido o compartimiento celular diana sin provocar las reacciones adversas que limitan el utilizo de sistemas virales. En el óptica de estudiar la optimización de nanovehiculos autoensamblabels de origen proteicos para la terapia génica, hemos explorado por un lado la caracterización de VLPs obtenidas mediante la expresión del la proteína VP1 de la capside viral del human JC virus tanto en E.coli, como en células de insecto. Por otro lado hemos estudiado la optimización del proceso de producción y autoensamblado de proteínas multifuncionales y evaluado su capacidad de unir y proteger los acidos nucleicos de la degradación por parte de proteasas. Así pues, diferentes entornos genéticos del sistema de control de calidad en E. coli han evidenciado la alteración del rendimiento de producción y de calidad conformacional en el ensamblado de las VLPs del virus JC. En este tesis hemos explorado los efectos de la chaperona DnaK en la producción y calidad conformacional de las VLPs formadas por la proteína VP1 a través de tres cepas caracterizadas por la presencia/ausencia/sobre expresión de la chaperona DnaK. Se ha observado que la ausencia de esta chaperona promueve una mayor rendimiento de producción pero al mismo tiempo ha demostrado efectos negativos en el ensamblaje de las VLPs. El mismo concepto se ha aplicado en estudios en células de insecto, co-produciendo la proteína VP1 y las chaperonas bacterianas DnaK/DnaJ. En este caso el rendimiento de producción se ha visto afectado por la presencia de las chaperonas contrariamente a la calidad conformacional que se ha visto beneficiada. Paralelamente, estudios sobre las propiedad arquitectónicas de la proteína modular R9-GFP-H6 y sus interacciones con el ADN ha permitido establecer las condiciones optímales para la interacción de sus dominios peliotropicos, resultante en el auto ensamblado de esta proteína en complejos ADN/nanoparticulas capaces de proteger el ADN de la acción de proteasas. Además se ha propuesto un modelo bioinformática de las nanoestructuras estudiadas. Consecuentemente a la caracterización de la R9-GFP-H6, diferentes modelos de proteína modula auto-ensamblables derivada de esta han sido estudiados para evaluar sus eficacias a la hora de unir y transportar ADN al núcleo celular. En esta tesis se ha propuesto una modificación del protocolo de purificación que permite aumentar sensiblemente la eficacia de las diferentes nanoparticulas implicadas. Por lo tanto, en todos estos trabajos, queda reflejado que el desarrollo de virus artificiales para nanomedicina y terapia génica es un proceso fascinante y multidisciplinario donde las nanoparticulas de origen proteicos, sean proteínas modulares o virus like particles, están siendo concebidas como una herramienta extremadamente potente para la obtención de productos eficientes, seguros y comercialmente atractivos. Con esta tesis, entonces, se pretende entrar a fondo en las técnicas de desarrollo y mejora del proceso productivo de novedosas nanoestructuras proteicas para sus utilizo en nanomedicina.
The convergence of different field as biotechnology, molecular biology and genetic engineering in the development of a nano-scale therapeutical vector became matter of interest because of their nanomedical applications. The major challenge of nanovectors is obtain a good delivery of nucleic acid, therapeutic proteins or drugs, with high cell specificity and low side effects. In this way, viral vectors allow an extremely efficient delivery but are also responsible of severe side effects. Because of this main limitation, the development of artificial virus derived from either dendrimers, liposomes, polymers, modular proteins or virus like particles (VLPs) is considered an interesting and promising research field. In this thesis we expose our studies in the optimization of protein self-assembling nanoparticles. From one side we produced and characterized VLPs derived form the major capsid protein VP1 of the human JC virus both in E. coli and insect cells protein factories. On the other side we studied the optimization of the self-assembling and the purification process of multi-domain self-assembling proteins derived by paradigmatic protein R9-GFP-H6, which is described to form nanoparticles. Different genetic backgrounds for protein quality control system in E. coli have shown to alter the protein production yield and conformational quality of artificial virus assembly. We discuss in this thesis the effects of the prokaryotic DnaK chaperone on VP1 production yield and VLPs conformation quality. For this purpose we used three genetic backgrounds including, wild type expression, over-expression and absence of expression of DnaK molecular chaperone. Surprisingly, in the absence of the molecular chaperone the production yield of VP1 is enhanced but has negative effects on VLPs assembly. Moreover we tested different buffer formulations in order to establish the optimal salt concentration and pH for VLP organization, stabilization and conformation. The same concept where applied for insect cell system, exploring the effects in yield and conformational quality of VP1 hJCV VLPs upon re-hosting DnaK/DnaJ chaperones. Results showed a lowering in production yield upon chaperone co-expression but an increase in VLPs conformational quality. At the same time architectural properties of the paradigm protein R9-GFP-H6 and its interactions with DNA were studied in order to obtain a suitable protein-based artificial virus for gene delivery. It has been observed that in presence of DNA and at slightly acidic pH, R9-GFP-H6 proteins organize in two distinct populations. Microscopy observations showed a supramolecular organization of DNA/nanoparticle complexes, revealing the 9 Arginine and 6 Histidines blocks as promising pleyotropic domains. Moreover, in optimized conditions, R9-GFP-H6 protein has also showed an effective DNA protection against proteases. Finally, we purposed potential structural models of R9-GFP-H6/DNA complexes, based on bioinformatics analysis and experimental data. Subsequently we explored the nucleic acid contaminants in non-viral protein based nanovector production process of R9-GFP-H6 derivative proteins. Enzymatic downstream treatment with nucleases has revealed a good strategy to solve the limitations derived from nucleic acid contamination. All together, these works allows having a general overview of non-viral nanoparticles approach in gene delivery and permitting to understand better the difficulties in the production process. With this thesis, then, we claim to discuss and develop newly production and purification methods in order to develop efficient artificial virus for nanomedicine and gene therapy.

Las infecciones de prótesis articulares causadas por S. aureus son difíciles de curar, y con los tratamientos actuales recomendados siguen habiendo fallos tanto microbiológicos como clínicos. Asimismo, no se han estudiado de forma exhaustiva las posibles alternativas terapéuticas en caso de no poder administrar por alergia o intolerancia a alguno de los antibióticos considerados de elección. Actualmente se están investigando nuevas terapias terapéuticas ya sea con antibióticos de reciente aparición, como es daptomicina, o a partir de terapias anti-biofilm. Daptomicina es un lipopéptido cíclico que ha demostrado tener actividad bactericida frente a bacterias en fase planctónica y en fase estacionaria, y se ha visto que tiene una alta eficacia en combinación con otros antimicrobianos frente a la infección de cuerpo extraño por S. aureus resistente a meticilina (SARM). Por otro lado, la escasa información existente sobre la terapia anti-biofilm con macrólidos frente a S. aureus es contradictoria; si bien algunos estudios defienden que posee una actividad contra el biofilm, otros observaron poca o ninguna actividad. Como se ha comentado, las consideradas como alternativas terapéuticas en la infección por S. aureus (ej., cotrimoxazol y ácido fusídico) no se han estudiado en profundidad y la información que se tiene de estos antibióticos es de hace algunas décadas. El objetivo de esta tesis fue por un lado estandarizar dos modelos, uno in vitro en el CDC biofilm reactor y otro in vivo de infección de cuerpo extraño con cepas S. aureus sensibles a meticilina (SASM) y SARM, para poder evaluar (i) la eficacia de las combinaciones de daptomicina frente a SASM; (ii) el potencial efecto anti-biofilm de claritromicina; y (iii) la actividad de cotrimoxazol, ácido fusídico y las combinaciones de rifampicina con cotrimoxazol y linezolid como posibles alternativas terapéuticas al tratamiento estándar para S. aureus. Los principales hallazgos son: - El modelo in vivo estandarizado con una infección de 3 y 7 días, como modelo de infección aguda de cuerpo extraño, se muestra válido para la evaluación de la eficacia antimicrobiana - El modelo in vitro dinámico de CDC biofilm reactor permite la formación de biofilm de S.aureus, su mantenimiento en el tiempo, así como el estudio de la eficacia de las diferentes pautas terapéuticas. - Daptomicina-cloxacilina ha demostrado tener una actividad similar a cloxacilina- rifampicina (tratamiento estándar) y podría utilizarse como alternativa terapéutica en fase precoz del tratamiento de infecciones de prótesis por SASM - Daptomicina-rifampicina fue el tratamiento más eficaz en la infección in vivo de cuerpo extraño por SASM, incluso tuvo más actividad que el tratamiento estándar levofloxacino- rifampicina. Estos resultados sugieren que daptomicina-rifampicina podría utilizarse como alternativa terapéutica en los casos que no pudiera utilizarse las fluoroquinolonas. - Claritromicina no tuvo actividad anti-biofilm relevante frente a las infecciones por SASM y SARM - Cotrimoxazol fue ineficaz frente a la infección por SASM y SARM en la rata. Los resultados observados sugieren que una de las causas de su inactividad podría ser la interacción con la timidina (que se encuentra en altas concentraciones de forma inherente en la rata, y en infecciones purulentas) . - Ácido fusídico presentó resultados microbiológicos prometedores (aumento de actividad de daptomicina, y protección frente la aparición total o parcialmente). Sin embargo no se pudo estudiar en el modelo in vivo debido a la toxicidad que presentó en los animales. - En el modelo in vitro dinámico del reactor para SASM observamos que la combinación de levofloxacino con rifampicina fue el tratamiento más eficaz, mientras que cotrimoxazol- rifampicina y linezolid-rifampicina no mostraron diferencias significativas entre ellos en términos de eficacia. Sin embargo, linezolid fue capaz de proteger frente a la aparición de resistencias a rifampicina, mientras que cotrimoxazol no lo hizo. En el modelo para SARM, linezolid-rifampicina se presentó como la terapia más eficaz y protegió frente a la aparición de cepas resistentes. De nuevo, la combinación de cotrimoxazol-rifampicina no protegió frente a la aparición de resistencias a rifampicina, que aparecieron de forma sistemática a las 8 horas de iniciar el tratamiento.
Despite optimal therapeutic management for acute prosthetic joint infections (PJI) caused by Staphylocococcus aureus, some clinical and microbiological failures occur, especially when implant retention is attempted. Moreover, occasions arise when drugs often cannot be administered owing to intolerance or allergy, and no adequately evaluated alternatives exist. In response to these difficulties, alternative therapies and other therapeutic approaches to bacterial biofilm are been investigated. Daptomycin combinations had a high efficacy against foreign-body infection by methicillin- resistant S. aureus (MRSA). On the other hand, the information about the potential anti-biofilm effect of macrolides against S. aureus is scarce and controversial. Additionally, the alternative therapies for S.aureus infections (ie cotrimoxazole and fusidic acid) have not been accurately evaluated. The aims of this project was standardize an dynamic in vitro model (CDC biofilm reactor) and an in vivo foreign-body infection (FBI) by methicillin-susceptible S. aureus (SASM) and MRSA strains, in order to evaluate (i) The efficacy of daptomycin and its combinations against SASM; (ii) the potential anti-biofilm effect of clarithromycin; and (iii) the activity of cotrimoxazole, fusidic acid and rifampicin combinations with cotrimoxazole and linezolid as possible therapeutic alternatives to the standard treatment for S. aureus. The main results were: - The In vivo model with a period of infection of 3 and 7 days, as an acute FBI model, and the dynamic in vitro model of CDC biofilm reactor were suitable to study the efficacy of different therapies. -Daptomycin-Cloxacillin therapy was as effective as cloxacillin-rifampicin (standard treatment) and can be considered as alternative anti-MSSA therapy for FBI. -Daptomycin-Rifampicin was the most effective combination, providing higher efficacy than levofloxacin-rifampicin. These results suggest that daptomycin-rifampicin may be useful as a first-line therapy against MSSA PJI. -Clarithromycin did not show anti-biofilm activity against MSSA and MRSA infections. -Cotrimoxazole was ineffective against S.aureus in animal model. The results observed suggest that the lack of activity could be due in part to its inactivation by thymidine. -Fusidic acid had promising microbiological results. However, it was not possible to perform the in vivo studies due to the animal intolerance to antibiotic. - In CDC biofilm reactor, levofloxacin-rifampicin was the most effective treatment against MSSA. Rifampicin combinations with cotrimoxazole and linezolid had similar activity. Against MRSA, linezolid-rifampicin combination was the most effective treatment. In both strains, the cotrimoxazole-rifampicin combination did not protect against rifampicin resistant strains.

In questa tesi di laurea si vuole parlare della vita di Luigi Giuseppe Jacchia (1910-1996), un astronomo italo-americano del secolo scorso che all'inizio dell’era spaziale ha fornito un fondamentale contributo allo studio dell’alta atmosfera terrestre. Si vuole pertanto dare rilevanza ad un personaggio poco conosciuto in Italia, il quale ha raggiunto importanti traguardi a livello internazionale, divenendo anche Presidente della sezione atmosferica del COSPAR (il comitato internazionale per la ricerca spaziale) e della divisione atmosferica dell’Associazione Internazionale di Geomagnetismo e Aeronomia. Nato a Trieste, si trasferisce a Bologna per studiare all'università e trova lavoro all'Osservatorio Astronomico della città, dapprima come volontario e, dopo la laurea in Fisica, come assistente universitario. Si occupa principalmente di osservazioni meteorologiche e dello studio di stelle variabili. Costretto a lasciare l’Italia nel 1938 a causa delle leggi razziali (essendo ebreo), trova lavoro all'Università di Harvard, negli Stati Uniti, dove continua la sua attività con le stelle variabili. In seguito al lancio dello Sputnik I, riesce per primo a costruire un modello in grado di prevedere il moto orbitale dei satelliti artificiali. Ancora oggi i suoi modelli sono i più usati negli studi sull'alta atmosfera. Le informazioni iniziali sulla vita di Luigi, contenute soprattutto in necrologi e voci di generiche enciclopedie, erano alquanto limitate. Dopo numerose ricerche, specialmente su nuove fonti archivistiche e su fonti orali (preziosi colloqui con alcuni parenti) è stato possibile comporre un'immagine più completa della sua personalità, mettendo in evidenza il filo che lega i suoi primi studi a Bologna, la vicenda drammatica delle leggi razziali, la sua importante carriera di scienziato negli Stati Uniti, il paese al quale resterà legato fino alla scomparsa.

La Màquina de Boltzmann (MB) és una xarxa neuronal estocàstica amb l'habilitat tant d'aprendre com d'extrapolar distribucions de probabilitat. Malgrat això, mai ha arribat a ser tant emprada com d'altres models de xarxa neuronal, com ara el perceptró, degut a la complexitat tan del procés de simulació com d'aprenentatge: les quantitats que es necessiten al llarg del procés d'aprenentatge són normalment estimades mitjançant tècniques Monte Carlo (MC), a través de l'algorisme del Temprat Simulat (SA). Això ha portat a una situació on la MB és més ben aviat considerada o bé com una extensió de la xarxa de Hopfield o bé com una implementació paral·lela del SA.

Malgrat aquesta relativa manca d'èxit, la comunitat científica de l'àmbit de les xarxes neuronals ha mantingut un cert interès amb el model. Una de les extensions més rellevants a la MB és la Màquina de Boltzmann d'Alt Ordre (HOBM), on els pesos poden connectar més de dues neurones simultàniament. Encara que les capacitats d'aprenentatge d'aquest model han estat analitzades per d'altres autors, no s'ha pogut establir una equivalència formal entre els pesos d'una MB i els pesos d'alt ordre de la HOBM.

En aquest treball s'analitza l'equivalència entre una MB i una HOBM a través de l'extensió del mètode conegut com a decimació. Decimació és una eina emprada a física estadística que es pot també aplicar a cert tipus de MB, obtenint expressions analítiques per a calcular les correlacions necessàries per a dur a terme el procés d'aprenentatge. Per tant, la decimació evita l'ús del costós algorisme del SA. Malgrat això, en la seva forma original, la decimació podia tan sols ser aplicada a cert tipus de topologies molt poc densament connectades. La extensió que es defineix en aquest treball permet calcular aquests valors independentment de la topologia de la xarxa neuronal; aquest model es basa en afegir prou pesos d'alt ordre a una MB estàndard com per a assegurar que les equacions de la decimació es poden solucionar.

Després, s'estableix una equivalència directa entre els pesos d'un model d'alt ordre, la distribució de probabilitat que pot aprendre i les matrius de Hadamard: les propietats d'aquestes matrius es poden emprar per a calcular fàcilment els pesos del sistema. Finalment, es defineix una MB estàndard amb una topologia específica que permet entendre millor la equivalència exacta entre unitats ocultes de la MB i els pesos d'alt ordre de la HOBM.
La Máquina de Boltzmann (MB) es una red neuronal estocástica con la habilidad de aprender y extrapolar distribuciones de probabilidad. Sin embargo, nunca ha llegado a ser tan popular como otros modelos de redes neuronals como, por ejemplo, el perceptrón. Esto es debido a la complejidad tanto del proceso de simulación como de aprendizaje: las cantidades que se necesitan a lo largo del proceso de aprendizaje se estiman mediante el uso de técnicas Monte Carlo (MC), a través del algoritmo del Temple Simulado (SA). En definitiva, la MB es generalmente considerada o bien una extensión de la red de Hopfield o bien como una implementación paralela del algoritmo del SA.

Pese a esta relativa falta de éxito, la comunidad científica del ámbito de las redes neuronales ha mantenido un cierto interés en el modelo. Una importante extensión es la Màquina de Boltzmann de Alto Orden (HOBM), en la que los pesos pueden conectar más de dos neuronas a la vez. Pese a que este modelo ha sido analizado en profundidad por otros autores, todavía no se ha descrito una equivalencia formal entre los pesos de una MB i las conexiones de alto orden de una HOBM.

En este trabajo se ha analizado la equivalencia entre una MB i una HOBM, a través de la extensión del método conocido como decimación. La decimación es una herramienta propia de la física estadística que también puede ser aplicada a ciertos modelos de MB, obteniendo expresiones analíticas para el cálculo de las cantidades necesarias en el algoritmo de aprendizaje. Por lo tanto, la decimación evita el alto coste computacional asociado al al uso del costoso algoritmo del SA. Pese a esto, en su forma original la decimación tan solo podía ser aplicada a ciertas topologías de MB, distinguidas por ser poco densamente conectadas. La extensión definida en este trabajo permite calcular estos valores independientemente de la topología de la red neuronal: este modelo se basa en añadir suficientes pesos de alto orden a una MB estándar como para asegurar que las ecuaciones de decimación pueden solucionarse.

Más adelante, se establece una equivalencia directa entre los pesos de un modelo de alto orden, la distribución de probabilidad que puede aprender y las matrices tipo Hadamard. Las propiedades de este tipo de matrices se pueden usar para calcular fácilmente los pesos del sistema. Finalmente, se define una BM estándar con una topología específica que permite entender mejor la equivalencia exacta entre neuronas ocultas en la MB y los pesos de alto orden de la HOBM.
The Boltzmann Machine (BM) is a stochastic neural network with the ability of both learning and extrapolating probability distributions. However, it has never been as widely used as other neural networks such as the perceptron, due to the complexity of both the learning and recalling algorithms, and to the high computational cost required in the learning process: the quantities that are needed at the learning stage are usually estimated by Monte Carlo (MC) through the Simulated Annealing (SA) algorithm. This has led to a situation where the BM is rather considered as an evolution of the Hopfield Neural Network or as a parallel implementation of the Simulated Annealing algorithm.

Despite this relative lack of success, the neural network community has continued to progress in the analysis of the dynamics of the model. One remarkable extension is the High Order Boltzmann Machine (HOBM), where weights can connect more than two neurons at a time. Although the learning capabilities of this model have already been discussed by other authors, a formal equivalence between the weights in a standard BM and the high order weights in a HOBM has not yet been established.

We analyze this latter equivalence between a second order BM and a HOBM by proposing an extension of the method known as decimation. Decimation is a common tool in statistical physics that may be applied to some kind of BMs, that can be used to obtain analytical expressions for the n-unit correlation elements required in the learning process. In this way, decimation avoids using the time consuming Simulated Annealing algorithm. However, as it was first conceived, it could only deal with sparsely connected neural networks. The extension that we define in this thesis allows computing the same quantities irrespective of the topology of the network. This method is based on adding enough high order weights to a standard BM to guarantee that the system can be solved.

Next, we establish a direct equivalence between the weights of a HOBM model, the probability distribution to be learnt and Hadamard matrices. The properties of these matrices can be used to easily calculate the value of the weights of the system. Finally, we define a standard BM with a very specific topology that helps us better understand the exact equivalence between hidden units in a BM and high order weights in a HOBM.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002Bitstream added on 2014-06-13T20:51:43Z : No. of bitstreams: 1 santos_n_me_guara.pdf: 418632 bytes, checksum: 4f860ab8b61150a88cbfa52adf66369f (MD5)
Aplicações recentes de satélites artificiais, principalmente aquelas com finalidades geodinâmicas e altimétricas, requerem órbitas determinadas com bastante precisão. Em particular as marés terrestres alteram o geopotencial, causando perturbações adicionais no movimento do satélite. Tais perturbações, apesar de pequenas, têm sido detectadas. O presente trabalho trata de perturbações de órbitas de satélites artificiais devidas às marés terrestres. Ênfase é dada aos termos seculares e de longo período. O potencial foi desenvolvido em termos dos elementos orbitais e substituídos nas equações planetárias de Lagrange. Soluções analíticas estão apresentadas para casos particulares considerando os números de Love constantes. Um programa foi elaborado, e colocado a disposição do usuário, permitindo calcular, para um dado satélite, a amplitude e o período dos termos perturbadores mais significativos.
Recent applications of artificial satellites, mainly those of geodynamics and altimetric purposes, requires high precise orbit determination. Particularly, Earth tides change the geopotencial causing additional perturbation in the satellite orbital motion. Inspite of being very small such perturbations, has been detected. The present work concerns about orbit perturbations of artificial satellites due do terrestrial tides. Treatment of secular and long period terms is emphasized. The potencial was developed in terms of the orbital elements and substituted in the Lagrange equations. Analytical solutions are presented for particular cases considering the Love’s number as constant. A computer enabling to compute, for a given satellite, the amplitude and period of the more significant disturbing terms, was constructed and it is, at the disposal for users.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02Bitstream added on 2014-06-13T19:12:15Z : No. of bitstreams: 1 garcia_rv_me_guara.pdf: 930247 bytes, checksum: b94e8ad1078ac15ad366a27e55b66b3a (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Universidade Estadual Paulista (UNESP)
Uma abordagem analítica para o movimento rotacional de satélites artificiais estabilizados por rotação é apresentada, considerando os satélites em órbita elíptica e a influência do torque magnético residual. O torque magnético residual resulta da interação entre o campo magnético residual do satélite e o campo geomagnético, sendo este representado pelo modelo de quadripolo. As equações do movimento são descritas em termos do módulo da velocidade de rotação do satélite, da declinação e da ascensão reta do eixo de rotação do satélite. As componentes médias do torque residual em um sistema fixo no satélite são determinadas para um período orbital. Uma solução analítica para as equações do movimento é determinada, sendo válida para um período orbital. Por esta solução observa-se que o torque residual não afeta o módulo da velocidade de rotação, contribuindo apenas para as variações temporais da ascensão reta e declinação do eixo de rotação, associadas com a precessão e deriva do eixo de rotação do satélite. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros SCD1 e SCD2, mostrando uma concordância entre os resultados obtidos pela teoria e os dados fornecidos pelo Centro de Controle de Satélites do INPE. O comportamento do erro gerado na direção do eixo de rotação do satélite é também apresentado, sendo que os desvios obtidos se mostram de acordo com as precisões requeridas para as missões destes satélites.
An analytical approach is show for attitude motion of the spin stabilized artificial satellite in an elliptic orbit. Residual magnetic torque is considered and the geomagnetic torque is defined by the quadripole model. The equations of motion are described by the magnitude of the spin velocity, right ascension and declination of the spin axis. The components of the averaged residual torque are computed for one orbital period in a satellite reference system. An analytical solution is presented and it is valid for one orbit period. By this solution it is possible to observe that the residual torque causes the precession and the drift of the spin axis, but it does not affect the magnitude of spin velocity. Some applications are done for Brazilian Satellite SCD1 and SCD2, and they show the agreement of the theory results and the data provide by INPE Satellite Control Center. The behavior of the error in the spin axis direction is also presented and this error agrees with the required precision of these satellite missions.

Este trabalho propõe a definição de um Sistema de Valores de Troca para modelar as trocas sociais entre agentes em sociedade artificiais. Esse sistema é baseado na Teoria das Trocas de Valores de Jean Piaget e é composto por uma algebrá de valores de troca, que indica como esses valores devem ser representados e manipulados, por um mecanismo de raciocínio social baseado em vaores de troca e por estruturas capazes de armazenar e manipular tais valores. Nesse sistema, os valores de troca são vistos tanto como elementos motivadores das interações quanto como elementos reguladores responsáveis pelo equilíbrio e continuidade das trocas sociais. Acredita-se que o istema proposto é capaz de melhorar a modelagem das interações. É mostrado, também, como o sistema de valores proposto pode ser integrado com modelos de interação existentes na literatura de sistemas multiagente; Para isso, foram escolhidos dosi modelos práticos de organização dinâmica - o Redes de Contrato e o Modelo de Coalizões Baseadas em Dependências. Para demonstrar comomo o sistema de valores pode ser aplicado na modelagem e na simuulação de situações reais, é descrito um cenário para experimentação, no qual o sistema proposto é utilizado para modelar, de forma simplificada, o processo de lobby atrtavés de contribuições para campanhas políticas. Com este cenário pretende-se observar, além da dinâmica dos valores de troca, a capacidade do sistema em modelar caraterísticas mais subjetivas das interações (normalmente observadas nas relações humanas), e, ao tempo tempo, prover elementos reguladores, instrurmentos para a continuidade das interações e trocas sociais.

Dans ce travail, nous présentons l’obtention de canaux permanents synthétiques, à base de cyclodextrines amphiphiles, en utilisant une méthode de polymérisation divergente d’oxiranes. Des modifications sélectives de cyclodextrines sont développées de manière à générer de nouveaux amorceurs de polymérisation anionique d’oxyde d’éthylène. Dans les conditions de synthèse utilisées, la démonstration du contrôle de la polymérisation est réalisée et l’obtention de molécules à 14 branches de POE, de longueur variable, est montrée. Parmi différentes applications envisageables, nous développons ici la possibilité d’utiliser ces molécules en étoile pour former des canaux ioniques permanents avec des temps de résidence de l’ordre de l’heure, ouvrant la voie par exemple à la translocation de molécules et de macromolécules
In this work, we present the design of artificial permanent cyclodextrin-based channels, obtained by divergent polymerization. Selective modifications of cyclodextrins have been developed to generate original initiators of ethylene oxide ring-opening polymerization. Considering the experimental conditions used, the demonstration of controlled polymerization was performed, leading to molecules with 14 PEO arms having various molar masses. Among various applications, we focused on the possibility to use this new class of star-polymer architectures as permanent ionic channels exhibiting long residence time (hour scale), paving the way to translocation of molecules and macromolecules for example

Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação de técnicas de aprendizagem de máquina na análise do processo ingestivo de ruminantes, contemplando as etapas de preparação e classificação dos dados. O estudo desenvolvido resultou no desenvolvimento de um sistema utilizado para classificar de maneira automatizada diferentes eventos realizados por ruminantes durante a ingestão de alimentos e também alimentos consumidos pelos animais. Classificar padrões no comportamento ingestivo de ruminantes serve como base para estudos relacionados à nutrição animal bem como a identificação de dados relacionados a saúde animal. Neste trabalho, o conhecimento é obtido por meio da classificação de padrões usando redes neurais artificiais e árvores de decisão. Os dados foram coletados usando sensores a fibra ótica baseados em redes de Bragg (FBG), fixados na mandíbula do animal sob estudo. Foram realizados ensaios in vitro, com base em uma mandíbula cadavérica de um caprino, bem como ensaios in vivo para análise do processo mastigatório de um bovino da espécie Bos taurus. Diferentes tipos de materiais e plantas forrageiras foram usados para medir forças biomecânicas envolvidas no processo de mastigação do alimento. Os dados obtidos nos ensaios são pré-processados e utilizados para o treinamento dos algoritmos de aprendizagem de máquina. Resultados experimentais mostram que é possível classificar diferentes forrageiras e eventos envolvidos no processo ingestivo de ruminantes, contribuindo para melhoria da eficiência da atual metodologia de avaliação de consumo animal.
In this work, a system to automate the classification of chewing patterns of ruminants is developed. Pattern classification of ingestive behavior in grazing animals has extreme importance in studies related to animal nutrition, growing and health. The proposal is based on data collected by optical fiber Bragg grating sensors (FBG). The collected data are processed by machine learning techniques. The FBG sensors measure the biomechanical strain during jaw movements. In vitro tests were performed based on a cadaveric mandible of a goat and in vivo tests were performed by monitoring the food intake process of a steer. For the pattern classification a classic model of decision tree and artificial neural network were used. Experimental results show that the proposed approaches for pattern classification have been capable to differentiate the materials and events involved in the chewing process. Experimental results show that it is possible to classify different forage and events involved in the ingestive behaviour of ruminants, that contributes to improving the current methodology for monitoring the animal consumption efficiency.