Thèses sur le sujet « Strumento di progettazione »

Il presente lavoro si prefigge lo scopo di eseguire l’analisi di fattibilità a cui farà seguito la realizzazione di un prototipo per strumento di chirurgia laparoscopica a sette gradi di libertà. La prima parte del lavoro si concentra sullo studio di un particolare meccanismo spaziale, il meccanismo RCRCR, che verrà utilizzato per trasmettere una componente di moto alla parte terminale dello strumento. Per l’analisi del meccanismo si sono inizialmente svolte diverse indagini teoriche, alle quali sono seguite la ricerca delle singolarità, l’analisi cinematica e l’analisi cinetostatica dello stesso. Le suddette analisi sono state svolte numericamente, tramite il software Ptc Creo Parametric, sulla base di un modello CAD tridimensionale creato e studiato appositamente. La seconda parte del lavoro, dopo aver studiato le condizioni operative a cui uno strumento di questa tipologia è soggetto, si concentra sulla completa progettazione dello stesso. Nel dettaglio viene progettata la parte adibita alla flessione dello strumento e il sistema di taglio/presa. Vengono poi eseguite diverse analisi statiche, tramite simulazioni strutturali agli elementi finiti, su ogni componente progettato, in diverse condizioni di lavoro e di configurazione, in modo da verificarne la corretta progettazione e comprendere meglio la distribuzione degli sforzi sullo strumento. Infine viene proposta una possibile soluzione progettuale per l’impugnatura dello strumento.

L’obiettivo di questa tesi è approfondire le competenze sulle funzionalità sviluppate nei sistemi SCADA/EMS presenti sul mercato, così da conoscerne le potenzialità offerte: tutte le conoscenze acquisite servono a progettare uno strumento di analisi dati flessibile e interattivo, con il quale è possibile svolgere analisi non proponibili con le altre soluzioni analizzate. La progettazione dello strumento di analisi dei dati è orientata a definire un modello multidimensionale per la rappresentazione delle informazioni: il percorso di progettazione richiede di individuare le informazioni d’interesse per l’utente, così da poterle reintrodurre in fase di progettazione della nuova base dati. L’infrastruttura finale di questa nuova funzionalità si concretizza in un data warehouse: tutte le informazioni di analisi sono memorizzare su una base dati diversa da quella di On.Energy, evitando di correlare le prestazione dei due diversi sottosistemi. L’utilizzo di un data warehouse pone le basi per realizzare analisi su lunghi periodi temporali: tutte le tipologie di interrogazione dati comprendono un enorme quantità d’informazioni, esattamente in linea con le caratteristiche delle interrogazioni OLAP

L’accessibilità è un tema importante che fa parte anche di Internet e delle pagine web e consente a tutte le persone, indipendente dalle capacità fisiche e mentali, di accedere ai medesimi contenuti e servizi. Il problema sta nelle difficoltà che incontrano gli sviluppatori di siti web durante la scrittura degli stessi, spesso con risultati non sufficienti e che non soddisfano l’utenza con disabilità, nonostante le diverse linee guida rilasciate nel corso degli anni e il progresso tecnologico nella creazione di strumenti sempre più sofisticati, fatti per agevolare lo sviluppo degli sviluppatori. In questa tesi viene proposto uno strumento che opera in maniera diversa da quelli attuali, con lo scopo di dare un contributo ed un miglioramento a questo settore.

Questo elaborato di tesi è nato con l'esigenza di sviluppare un nuovo modulo per la stima di variabili energetiche da inserire nel software On.Energy, per dare la possibilità a tutti gli utilizzatori di capire quanto i valori osservati nella realtà si discostino da un modello teorico appositamente creato, e fornire quindi un ulteriore strumento di analisi per mantenere sotto controllo il sistema nell'ottica del miglioramento continuo. Il risultato sarà uno strumento che verrà provato in via sperimentale sugli stabilimenti di due aziende leader in Italia in settori produttivi largamente differenti (Amadori - alimentare, Pfizer - farmaceutico), ma accomunati dalle esigenze di monitorare, analizzare e efficientare i consumi energetici.

L’elaborato propone soluzioni progettuali originali per realizzare una serie di meccanismi presenti all’interno di uno strumento chirurgico per laparoscopia. Prendendo in disamina un prototipo realizzato precedentemente, vengono proposte alcune migliorie e soluzioni alternative dei sistemi di attuazione che lo compongono. L’obiettivo è progettare e realizzare un nuovo prototipo di strumento laparoscopico altamente performante contenendo i costi di fabbricazione. Seguendo una logica di progettazione il lavoro parte dal confronto di diverse soluzioni raccolte in una matrice morfologica, quindi analizza ogni movimentazione valutando quella già esistente e possibili alternative. Procede quindi con la progettazione della soluzione scelta e la verifica della sua funzionalità. Infine, ogni componente viene realizzato con le tecnologie a disposizione e montato seguendo un manuale di montaggio riportato nell’elaborato.

Lo studio presentato in questa tesi vuole riportare la ricerca e l’analisi di una nuova esperienza di utilizzo di una stampella, spinto dalla richiesta di migliorare la performance e l’interfaccia dello strumento con un paziente con rilevanti difficoltà motorie. Analizzando lo stato dell’arte e la ricerca in ambito ortopedico, la stampella risulta essere lo strumento più comunemente utilizzato in caso di riabilitazione o difficoltà motorie, ma, allo stesso tempo, comporta rischi e ulteriori danni al paziente, nel caso vi sia un uso scorretto dello strumento. Lo scopo principale del progetto è fornire un supporto, sia al paziente, sia alla terapia, tramite l’ottimizzazione e il miglioramento di alcuni elementi costituenti di una stampella e l’implementazione di un nuovo servizio. Durante lo studio sono stati sfruttati i metodi dell’ingegneria industriale, utili per le fasi di sviluppo del progetto, ma si è cercato anche di dare importanza alla user experience, riportando considerazioni e opinioni di diversi utilizzatori della stampella. Si spera che il risultato sia uno strumento funzionale, utile e soprattutto che vada incontro alle esigenze non solo dell’utente, ma anche delle figure che lo assistono, come il medico ortopedico o il fisioterapista.

L’ambito indagato nella tesi è quello della comunicazione visiva. Nello specifico si intende il particolare settore relativo alle scuole di design1 che nel corso del tempo sono state capaci di attuare particolari politiche didattiche e di comunicazione costruendo una determinata corrente di pensiero e influenzando la cultura progettuale, giocando un ruolo attivo nella formazione della società contemporanea e costruendo le basi da cui si sono poi sviluppate teorie e correnti ideologiche o artistiche che hanno in qualche modo anticipato e influenzato il mondo del design. L’indagine è condotta attraverso l’analisi di alcuni casi studio ritenuti di particolare interesse perché riconosciuti oggi come punto di riferimento nel panorama della formazione del progettista, dalla quale si deduce il ruolo chiave che la progettazione grafica ha avuto nel processo di consacrazione, talvolta mitizzazione, di tali episodi. Infine si propongono alcuni spunti di riflessione sull’utilizzo degli strumenti comunicativi all’interno dell’ambito odierno.

BACKGROUND: lo stroke rappresenta a livello mondiale la terza causa di morte e di invalidità dopo le malattie cardiovascolari e i tumori. Negli USA ogni 40 secondi qualcuno è colpito da stroke e in media ogni quattro minuti qualcuno muore di ictus cerebri. In Italia si verificano circa 200.000 nuovi ictus ogni anno. Lo stroke in Italia è la causa del 10-12% di tutti i decessi per anno e rappresenta la prima causa di invalidità nella popolazione adulta e la seconda causa di demenza con perdita dell’autosufficienza. Per la sua elevata incidenza lo stroke cosituisce un problema assistenziale, riabilitativo e sociale di grandi dimensioni. La disabilità causata dallo stroke influenza negativamente la Qualità di Vita (QDV) dei pazienti e dei loro caregiver. Per la complessità assistenziale determinata dalle disabilità ictali, è necessario possedere strumenti specifici per considerare in modo globale l’impatto dello stroke sulla vita della persona sopravvissuta, per valutare i cambiamenti anche a breve termine nei pazienti colpiti da stroke e per considerare aspetti prettamente connessi alla QDV. In letteratura la Stroke Impact Scale 3.0 (SIS 3.0) risponde a tali requisiti. Formata da n° 59 items suddivisi in 8 dimensioni analizza la Forza, la Funzione della mano, le ADL/IADL, la Mobilità, la Memoria, la Comunicazione, l’Emozione e la Partecipazione sociale. Lo scopo di questa linea dottorale è stato quello di testare le proprietà psicometriche della SIS 3.0, conoscere l’affidabilità del caregiver nel valutare la QDV della persona affetta da stroke attraverso la SIS 3.0 versione proxy e indagare in che modo la QDV dei pazienti e dei caregiver (diade) cambia nel tempo lungo la traiettoria dell’evento stroke attraverso l’utilizzo di un modello concettuale che descrive il percorso dalla situazione pre-stroke sino all’otucome, ovvero la QDV della diade. METODO: il programma di ricerca della linea dottorale si è svolto in tre Fasi. Fase 1: analisi della letteratura internazionale per indagare quali strumenti sono specifici per valutare la QDV nei pazienti e caregiver affetti da stroke. Quindi, dapprima attraverso uno studio preliminare descrittivo correlazionale su 45 pazienti sono stati riportati i primi risultati 4 sull’affidabilità e la validità della versione italiana della SIS 3.0. In seguito, in un secondo studio cross-sectional, è stata testata su un campione di 392 pazienti, la struttura fattoriale della SIS 3.0 attraverso l’analisi fattoriale confermativa (CFA). Fase 2: con uno studio descrittivo correlazionale su 50 coppie paziente-caregiver è stata analizzata l’affidabilità del caregiver informale nel valutare la QDV del paziente affetto da stroke. Fase 3: supportato dalla letteratura, è stato creato un modello concettuale che guiderà una ricerca longitudinale che vuole studiare la QDV nei pazienti e nei caregiver durante il primo anno dalla dimissione dalla riabilitazione. RISULTATI: Fase 1: l’analisi psicometrica della SIS 3.0 ha evidenziato una nuova struttura fattoriale a quattro fattori con indici di fit migliori rispetto alla struttura ad otto fattori. Questa nuova versione della SIS 3.0 ha evidenziato una migliore affidabilità ed un effetto floor e ceiling limitato. Fase 2: lo studio sui caregiver ha evidenziato che sono affidabili nel valutare la QDV dei pazienti. In particolare i caregiver si sono dimostrati più affidabili nella valutazione delle dimensioni oggettive della SIS 3.0 (Forza, Coefficiente di Correlazione Intraclasse (CCI) = 0.85; Mobilità, CCI = 0.92) ma meno affidabili nel valutare le dimensioni soggettive (Emozioni, CCI 0 0.64; Partecipazione Sociale, CCI = 0.58). Fase 3: il modello concettuale sviluppato suggerisce che la situazione pre-esistente allo stroke ha una direta influenza sulla nuova situazione post-stroke e un’influenza indiretta sulla QDV della diade. I risultati sulla QDV (outcome) sono concepiti come risultati diadici, quindi si ipotizza che la QDV della diade sia interdipendente. Questo studio è nella fase di raccolta dati. CONCLUSIONI: lo stroke è una condizione cronica, disabilitante che affligge milioni di persone a livello mondiale. La QDV dei pazienti colpiti da stroke e dei loro caregivers cambia nel tempo in relazione alla risposta assistenziale, al supporto ricevuto e ai predittori, ai mediatori e moderatori che si inseriscono lungo tutto il percorso della patologia. Questa è la ragione per cui la QDV deve essere misurata attraverso uno strumento valido e affidabile quale è la SIS 3.0. Il focus ultimo sarà quello di rendere autonomi pazienti e caregiver nella 5 gestione quotidiana dello stroke, affinchè siano in grado di prevenire le complicanze e gestire le variabili ad esso correlate.

This thesis deals with the automatic analysis of colour fundus images and with the applications of such analysis in the evaluation of hypertensive and diabetic retinopathy. In particular, it aims at developing the project of an adaptive optics fundus camera for retinal fundus acquisition and focuses on the software implementation for the analysis and the quantitative evaluation of retinopathies. Microcirculation is affected, although with different time courses, by both hypertension and diabetes, and retinopathy is one of the consequences of such circulation damage. The retina and the retinal vessels are very sensitive to changes in microvascular circulation, and it has been demonstrated that single features of hypertensive retinopathy have a strong prognostic value for stroke, carotid stiffness, and coronary disease. Moreover, it must be considered that retinopathy is a social burden, with heavy direct and indirect costs: visual loss in fact reduces the capacity of working and carrying on with an independent life. Although the retina is not the only organ affected by microcirculation dam-age, its clinical examination has the undoubted advantage of being non invasive, therefore enabling a cost-effective monitoring of the progression of the systemic diseases associated with retinopathy. The early detection of retinopathy at its onset is central in order to avoid blindness. This is particularly true in the case of diabetic retinopathy, which at the present state of pharmacology does not recede with treatment. Unfortunately, the first stages of retinopathy are almost asymptomatic. It has been demonstrated that a screening program could save most of the population at risk from developing sight-threatening retinopathy. In the Western world, there are not enough resources, in terms of time and available expert ophthalmologists, for carrying out an extensive screening program. Thus, a reliable automatic tool for evaluating retinopathies is strongly needed. Current fundus cameras are able to compensate the defocus aberration in-troduced by the eye by means of a mobile system of internal optics, but they cannot correct for astigmatism or higher order aberrations. The first chapters of this thesis will describe the attempted realization of an acquisition system prototype able to compensate for the second category of aberrations, thus allowing the obtainment of high-quality retinal fundus images, even for patients with high aberration. The second part of this work will propose a software for the automatic processing of retinal fundus images. The algorithms composing this software are designed for geometrically characterizing the vessel structures of the retina, aiming at an automatic diagnosis of the pathologies. The concept at the basis of the acquisition instrument developed in our la-boratories consists in introducing, along the optical path of a fundus camera, a Deformable Mirror (DM) adaptive optics. The main problem of the conventional fundus camera is that the information through which the DM shape is adapted is provided by a complex and expensive wave-front analyzer. The proposed solution consists in projecting a known pattern on the retinal fundus, acquiring the resulting image with a dedicated sensor. Through a real-time analysis of the obtained image with custom algorithms, it will be possible to obtain information about how the DM has to be appropriately deformed in order to reduce the aberration introduced by the eye. This method will allow the acquisition of high-resolution images without distortions even in the case of patients affected by aberrations that are not compensable by the currently available fundus cameras. Although the simulation tests on the optic bench have provided encouraging preliminary results, the development of a fundus camera suitable for a clinic/diagnostic employment has encountered technical limitations, mostly regarding the prototyping of the instrument in an unproofed environment. Indeed, the spurious reflexes introduced in the optical system by the environment excessively reduce the signal-to-noise ratio – a problem which will have to be further investigated in the future. A number of retinal fundus images, collected by gathering datasets built by us and datasets already used by other teams for research purposes, will be analyzed with custom algorithms able to extract important clinical parameters for the diagnosis of retinopathies. In this context, particular attention will be devoted to the hypertensive and the diabetic pathologies. This thesis concentrates on the extraction and the analysis of the features of the vascular apparatus: the vessel network identification (veins and arteries) will allow the assessment of its main geometrical characteristics (length, direction, caliber, bifurcation, etc.). From these findings, specific indexes of diagnostic relevance will be computed, providing the clinicians with information regarding the patient’s retinopathy degree, whose significance is crucial for the diagnosis of retinal pathologies. The algorithms presented in this thesis allow conceiving a tool employable for the mass-screening of both hypertensive and diabetic retinopathies, and also for the monitoring of the progression of the diseases. Its usefulness will be threefold: first of all, it shall provide a diagnostic tool to aid clinical practice; secondly, it will provide quantitative details of the retinal vessel network, thus constituting a useful tool for clinical research; finally, it will enhance pharmaceutical research, providing a quantitative and reproducible assessment of the disease evolution during pharmacological treatment. The proposed software for the identification of retinal vascular structures is currently the object of clinical evaluation at the Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin, USA, whose Fundus Photograph Reading Center has expressly declared its will to adopt the proposed system as the standard for the determination of diagnostic features. The recent collaboration with the Department of Twin Research & Genetic Epidemiology, of the King’s College London Division of Genetics and Molecular Medicine, St Thomas' Hospital, UK, has brought to the agreement that more than 3,500 retinal fundus images (plus 10 new images per week) will be provided by the Department, being consequently processed and analyzed with our software for the estimation of the clinical indexes. The results achieved both in the experimentations and thanks to the fruitful international collaboration established with relevant clinical and research groups make us quite confident as regards the quality of the developed methodologies and the potential success of their employment, with the auspice that future improvements can broaden their usability.
Questa tesi tratta l'analisi automatica di immagini a colori del fondo dell'occhio. In particolare, essa si focalizza sul progetto di una fundus camera ad ottica adattiva per l’aquisizione di fundus retinici e sull’implementazione di software per l’analisi e la valutazione quantitativa delle retinopatie, prevalentemente ipertensiva e diabetica come naturale ricaduta dei metodi sviluppati. Sia l'ipertensione che il diabete colpiscono, anche se con modalità e decorso temporale differente, il microcircolo sanguigno. La retinopatia è una delle conseguenze di tale danno circolatorio. La retina ed i vasi retinici sono assai sensibili a cambiamenti nella microcircolazione: è stato dimostrato che i singoli segni della retinopatia hanno un alto valore prognostico per infarto, sclerosi carotidea e danno coronarico. Inoltre, la retinopatia è una malattia sociale, con una ricaduta economica (diretta ed indiretta) elevata: la perdita o la diminuzione della capacità visiva porta infatti ad una ridotta capacità lavorativa e all’impossibilità di condurre una vita indipendente. Nonostante anche altri organi siano sensibili ad alterazioni del microcircolo sanguigno, la retina ha il grande vantaggio di essere facilmente disponibile ad un controllo non invasivo. Tale caratteristica suggerisce un modo efficiente ed efficace per seguire il decorso di malattie sistemiche associate alla retinopatia. Inoltre, con riguardo alla prevenzione della perdita della vista, il riconoscimento della retinopatia al suo insorgere è il punto più critico per evitare che degeneri in cecità. Ciò è particolarmente importante nella retinopatia diabetica in cui, allo stato attuale della farmacologia, i danni alla retina non recedono con il trattamento farmacologico o col controllo del diabete. Sfortunatamente, le fasi iniziali della retinopatia sono quasi asintomatiche. Un programma di screening potrebbe evitare alla maggior parte della popolazione a rischio lo sviluppo di retinopatie che minaccino la vista. Allo stesso tempo, nel mondo occidentale non ci sono abbastanza risorse, sia in termine di tempo che soprattutto in termine di disponibiltà di oftalmologi esperti, per organizzare uno screening di tal genere. E’ dunque forte il bisogno di uno strumento che valuti automaticamente la retina, per diagnosticare la presenza e la severità dell'eventuale retinopatia. Le attuali fundus camera sono in grado di compensare l'aberrazione di fuori fuoco introdotta dall'occhio tramite sistemi mobili di ottiche interne, ma non possono correggere l'astigmatismo oppure le aberrazioni di ordine superiore. Nei primi capitoli della presente tesi si descriverà la realizzazione del prototipo di un sistema di acquisizione che consenta di compensare anche quel tipo di aberrazioni, permettendo così in linea teorica di ottenere immagini di elevata qualità del fondo retinico, anche in pazienti soggetti ad aberrazioni elevate. Le immagini digitalizzate ad alta risoluzione del fondo retinico saranno poi elaborate da algoritmi d’analisi, descritti nella seconda parte della tesi, dedicati alla diagnosi automatica di alcune patologie dell'occhio. Il concetto di base dello strumento d’acquisizione sviluppato nei nostri laboratori è quello di inserire lungo il cammino ottico di una fundus camera un'ottica adattiva DM (Deformable Mirror). Il principale problema delle fundus camera convenzionali è che l'informazione per adattare la forma del DM per compensare le aberrazioni presenti è fornita da un complesso e costoso analizzatore di fronte d’onda. La soluzione proposta consiste nel proiettare un pattern noto sul fondo della retina e di acquisirne l’immagine con un sensore dedicato. Analizzando in tempo reale quest’immagine con opportuni algoritmi, sarà possibile ottenere le indicazioni su come l'ottica adattiva debba essere opportunamente deformata per ridurre l'aberrazione introdotta dall’occhio e permettere di acquisire immagini ad alta definizione e senza distorsioni anche in pazienti affetti da aberrazioni non compensabili con le fundus camera ora disponibili. Nonostante test di simulazione su banco ottico abbiano fornito risultati preliminari incoraggianti, la realizzazione di una fundus camera adatta all’utilizzo clinico/diagnostico ha incontrato limitazioni di carattere tecnico relative alla prototipazione dello strumento in ambienti non controllati. L’incidenza dei riflessi spuri, introdotti nel sistema ottico dall’ambiente circostante, sul rapporto segnale-rumore del segnale acquisito sarà materia di ricerca del prossimo futuro. Le immagini del fondo oculare, ricavate da dataset da noi collezionati e da altri già utilizzati per indagini scientifiche da altri gruppi di ricerca, saranno analizzate con algoritmi sviluppati ad-hoc, in grado di ricavare importanti parametri clinici per la diagnosi delle retinopatie, con particolare attenzione a quelle ipertensiva e diabetica. Nell’ambito di questa tesi saranno prese in esame le features dell’apparato vascolare: l’identificazione del reticolo dei vasi (arterie e vene), consentirà la misurazione i suoi principali descrittori geometrici (lunghezza, direzione, calibro, presenza di biforcazioni, etc.); da questi saranno calcolati specifici indici di rilievo diagnostico, che forniranno ai clinici informazioni sul grado complessivo di retinopatia del paziente, la cui significatività è molto importante per la diagnosi delle patologie retiniche. Gli algoritmi presentati in questa tesi rendono possibile pensare ad uno strumento utilizzato sia in ampi programmi di screening delle retinopatia ipertensiva e diabetica, sia per il controllo nel tempo del progredire della malattia. La loro utilià è triplice. In primo luogo, potrebbero essere uno strumento diagnostico di aiuto alla pratica clinica. In secondo luogo, i dettagli quantitativi sulle struttura vascolare della retina potrebbero essere utili nella ricerca medica e per meglio caratterizzare gli sviluppi della retinopatia. Infine, nell’ambito della ricerca farmaceutica, si renderebbe disponibile l'utilizzo di una misura quantitativa e riproducibile dell'evoluzione della retinopatia durante un trattamento farmacologico. Il software riguardante l’identificazione delle strutture vascolari retiniche è al momento oggetto di valutazione clinica presso il Department of Ophthalmology and Visual Sciences, University of Wisconsin, USA, il cui Fundus Photograph Reading Center ha espressamente dichiarato la sua volontà nell’acquisire il programma come standard per la determinazione di features diagnostiche, quali gli indici CRAE, CRAE e AVR, come indicatiori del “generalized arteriolar narrowing”. Sempre per quanto riguarda i metodi di identificazione della struttura vascolare della retina, la corrente collaborazione con il Department of Twin Research & Genetic Epidemiology, del King’s College London Division of Genetics and Molecular Medicine, St Thomas' Hospital, UK, si è recentemente concretizzata nell’accordo che prevede che un numero superiore a 3500 immagini di fundus retinico (più 10 nuove immagini a settimana) vengano analizzate per scopi clinici con il software da noi sviluppato. I risultati conseguiti nelle sperimentazioni effettuate e le collaborazioni internazionali in atto con gruppi clinici e di ricerca di rilievo ci rendono abbastanza confidenti riguardo la qualità delle metodologie sviluppate e i potenziali successi del suo impiego, con l’auspicio che futuri miglioramenti possano ampliarne l’utilizzabilità.

Mai come oggi la questione energetica e ambientale risulta essere sotto i riflettori mondiali. Il consumo mondiale di energia è in continua crescita. La maggior parte di questa energia deriva ancora da combustibile di origine fossile; petrolio, carbone e gas metano. Questi sono i maggiori responsabili dell’effetto serra. In questo scenario, quindi, l’efficienza energetica sta assumendo un ruolo da protagonista. Ogni kWh risparmiato infatti porta a un beneficio climatico e ambientale, oltre ad un’altra vasta gamma di vantaggi. Ecco quindi che è possibile ora comprendere l’importanza giocata dalla diagnosi energetica. Quest’ultima, svolta da soggetti autorizzati, permette di fare una “fotografia” dell’azienda individuando i centri di costo e permette di svolgere una valutazione sui possibili interventi da fare. Gli interventi di efficientamento applicabili sono molteplici e riguardano l’impianto elettrico e termico e l’installazione di fonti rinnovabili. Una modalità per il finanziamento di interventi per migliorare l’efficienza energetica è l’EPC (Energy Performance Contract). È su questo che si andrà sviluppando il corpo principale della tesi. Si è infatti valutata l’applicazione di un EPC per un’azienda di confezionamento agrumi presente nella provincia di Forlì-Cesena. In un primo momento, si era pensato a tre tipologie di intervento: sostituzione dell’impianto di illuminazione tradizionale con una tecnologia LED; l’installazione di un impianto fotovoltaico; efficientamento degli impianti frigo attraverso l’installazione di un inverter nei compressori della centrale frigo. Da un sopralluogo, più approfondito, si è visto invece che è necessaria una sostituzione totale degli impianti frigo. Chiaramente l’investimento per la E.S.Co. viene ad assumere un ordine di grandezza bene differente da quello ipotizzato inizialmente. Si sono quindi valutate varie opzioni e si è scelta la più conveniente da proporre al cliente.

“Good design enables, bad design disables”1. La distrofa muscolare di Duchenne (DMD) è una malata degeneratva la cui progressione dei sintomi comporta diferent necessità spaziali, per potervi dare risposta si ritene che sia necessaria una metodologia progetuale fessibile nel tempo. È stato osservato che, in corrispondenza dell’inizio della scuola dell’obbligo, i bambini afet da DMD afrontno una delle fasi psicologicamente più critche (a causa della percezione dei propri limit, conseguente alla presa di coscienza della malata), perciò in questa lasso le risposte fornite dall’ambiente possono risultare molto important. La scelta del campo d’indagine, successiva all’analisi dei dat provenient dalla leteratura e da interviste semi-struturate somministrate a professionist sanitari, insegnant e tecnici, è stata efetuata in quanto si ritene che possa costtuire uno spazio simbolicamente rilevante per l’introduzione di una cultura dell’inclusione. La scuola è fata di spazio (architetura) e servizio (pedagogia e didatca) che sono regolate da procedure diferent per l’otenimento dell’inclusione; nello specifco l’Italia ha un’esperienza trentennale per le politche di integrazione scolastca (L.51/77, L. 104/92) e la prassi per la progetazione accessibile è regolata dall’applicazione di prescrizioni (D.M. 236 e L. 13/89); dallo studio di quest due aspet sono stat osservat rilevant incongruenze tra i due tpi di strategia. Lo scopo della tesi è proporre uno strumento fessibile che ofra modalità di utlizzo coerent per progetst e operatori dello spazio per incentvarne il dialogo e la collaborazione. Il modello bio psico-sociale della Classifcazione ICF2 è stato utlizzato come base teorica per aumentare la partecipazione degli alunni della scuola, intervenendo sulle component dello spazio. Il metodo del Quality Functon Deployment (QFD) è stato utlizzato per la progetazione dello strumento, con lo scopo di defnirne i requisit, mediante la traduzione dei bisogni degli utent in dat quanttatvi misurabili. Il concept defnito nell’ultma fase del lavoro, ha dunque il fne di fornire un supporto agli operatori durante il processo di progetazione inclusiva dello spazio della Scuola Primaria, utle per l’individuazione delle cause di esclusione degli alunni e sensibile alle variazioni di necessità degli utent.
“Good design enables, bad design disables”1 The usual planning of public space takes several standards as reference, which relate to diferent technical and planning requirements inevitably creatng exclusion. To be inclusive, it is mandatory to consider users with variable and diferent features. Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is a degeneratve disease; the progression of disease phases relates to diferent needs towards the space, needing a fexible design method. A child afected by DMD meets one the most critcal phases from psychological point of view (due to percepton of his own limitatons and to consciousness of disease) during the beginning of mandatory school. In this crucial stage, the answers provided by the environment are very important. The analysis of data collected from literature and some semi-structured interviews undertaken with healthcare, teaching and technical professionals determined the choice of the feld of investgaton: the learning environment in primary school is the most frequented place during the most critcal age and becomes a symbolic place for inclusive culture producton. School is made of spaces (architecture) and services (pedagogy and didactc) that follow diferent paths to obtain inclusion. Italy has a 30-years experience on designing inclusive services in schools (L. 517/77, L. 104/92), and meanwhile inclusive design is ruled by a limited number of laws (D.M. 236 e L.13/89), contrastng the values expressed by UN Conventon 2006 on rights of people with disability and by ICF classifcaton (WHO 2001)2. The aim of the Thesis is to propose a fexible instrument which connects spaces and services in the way which is expressed by ICF, helping in managing the diferent needs of users inside primary school areas and promotng their partcipaton.

Wars, exoduses and infosphere are the three main actors of the deep social and cultural change that is crossing our century. The link between these three phenomena has brought to the stage the trajectories of nomadic and not (geo)localizable populations, generating a new way of living space and affection for places. The geographies of living have changed. The verb "to take root" has been replaced by the verb "to settle" replacing the idea of space appropriation and giving it an ephemeral meaning. The temporary trace of a passage finds its concrete representation in the "city of passage", the refugee city-camp. A city that Man is led to escape in continuum -mentally or via social- because of its ontological dimension. A dimension saturated with words such as exclusion, diversity, marginality; defined by the philosopher Marc Augè: "non. place". In fact, places are such when the entity space is combined with the time of memory and the desire to preserve a trace. This trace takes shape from an appropriation and a malleability of spatial geometries: an act of building, closely related to the temporal dimension that it determines. In the city of passage this action is absent; this involves a caesura in the act of living. Habitare (from lat. habitāre, orig. 'tenere', frequent. of habēre 'to have') in fact refers to the concept of permanence: the continuous and repeated having of a place, not in the sense of possession but in the sense of knowledge and confidence with it. Living becomes an act when the space is worn like a skin, like a dress (the same etymology of inhabiting) that is known. It is in the knowledge and management of this skin that spatial identity is determined. A deep-rooted identity that is not afraid of confrontation with the dimension "other" and "of the other". Can participatory design encourage and facilitate the cultural interchange between inhabitants and context, transforming the physical and social limes into a limen? A threshold that allows the passage to distinct and different cultural identities? Who are the protagonists of this process aimed at creating public value? And what tool can service design use to pursue this objective? The discipline finds an answer to philosopher Arthur Schopenhauer's hedge-hog dilemma through the multimedia co-design of space. The app Hedge-hog - an acronym that means hedgehog in English and that phonetically plays with the word edge: limit - promotes a stimulus to play and creativity through the co-organization and co-management of play and training activities between stakeholders: the minors who live in the camp, the volunteer service operating within it, the minors who live beyond the limit. The network connection between the various transit cities also helps to overcome physical distance and in some camp-cities makes up for the absence of volunteers by streaming the same proposed activities. This process, through the cultural and relational interchange, originates the creation of a present and conscious time, an affection to the place, a memory, the first necessary bricks in the construction of the city of tomorrow.

L’obesità è una problema globale, i cui numeri stanno aumentando con costi sociali ed economici non trascurabili. La chirurgia bariatrica è ritenuta il miglior trattamento perché permette la perdita di molto peso nel breve periodo, migliorando la qualità di vita e le condizioni cliniche. Tuttavia, insorgono ancora effetti indesiderati e complicazioni, legati all’approccio empirico e all’anestesia. Le tecniche di modellazione computazionale potrebbero fornire una disamina razionale, risolvendo i principali limiti tramite strumenti che possono essere impiegati come predittori di efficacia. L’obiettivo del corso di dottorato era la definizione di parametri costitutivi affidabili che descrivessero il comportamento meccanico dei tessuti gastrici suini e umani, attraverso l’applicazione di un approccio sperimentale e computazionale. Sono state eseguite prove meccaniche sperimentali a livello tissutale, sub-strutturale e strutturale. I modelli computazionali delle prove sub-strutturali e strutturali sono stati definiti al fine di settare e validare i parametri costitutivi. Successivamente, modelli ad elementi finiti di configurazioni post-chirurgiche sono stati generati per analizzare le modifiche della risposta meccanica apportate dalle procedure bariatriche e le differenze tra esse. I modelli computazionali hanno descritto le funzionalità gastriche post-chirurgiche, fornendo quantità meccaniche (come la capacità volumetrica, la distribuzione di tensione e deformazione) che sono difficili da misurare in vivo. I risultati hanno mostrato le potenzialità dei metodi computazionali applicati alla chirurgia, proponendo i possibili risultati e scenari, e ponendo le basi per strumenti clinici che aiuteranno i chirurghi nella scelta e nella personalizzazione dell’operazione. Un approccio multidisciplinare che combina campi clinici e ingegneristici potrebbe essere la chiave per affrontare le principali questioni legate alla chirurgia bariatrica
Obesity has become a global concern, whose numbers are increasing with not negligible social and economic costs. Bariatric Surgery (BS) is considered the best treatment for people with morbidly obesity, because it allows the loss of a large amount of weight in the short period, improving the quality of life and clinical condition. However, BS is affected by side effects and complications, mostly due to the empirical approach and the anaesthetic dose. Modelling techniques could provide a rational description of the mechanisms of BS, overcoming the main limitations. Moreover, bio-engineering tools can be useful predictors of effectiveness during bariatric planning. The aim of the Ph.D. was the definition of reliable constitutive parameters of gastric tissues, for animal and human models by applying a coupled experimental and computational approach. Experimental tests at tissue, sub-structural and structural level were carried out. Computational models of the sub-structural and structural tests were developed to tune and validate the constitutive parameters. Then, finite element models of post-surgical configurations were generated to point out the modifications induced by bariatric procedures in stomach mechanical response and the differences among the bariatric procedures. The bioengineering models described the post-surgical gastric functionalities, providing mechanical quantities (as volumetric capacity, stress and strain distribution etc.), which are hard-to-measure in vivo. The results showed the potentialities of computational methods applied to surgery, proposing the possible outputs and scenarios, and laying the foundations to clinical tools that will help surgeons in choosing and customising the operation. A multidisciplinary approach that combines clinical and engineering fields could be the key to address the main issues related to BS.

The additive manufacturing (AM) technologies allow producing components layer upon layer in a completely different way with respect to the traditional techniques. This new approach in building the parts enables unprecedented design freedom; indeed, objects with complex shapes, cellular solids, internal features, and multiple materials can be easily produced. However, even though the manufacturing technologies are ready for producing such components, the literature emphasized that the available design tools are not appropriate and do not allow taking full advantage of the AM capabilities. For instance, the geometric modeling of structures with a lot of elements requires high computational resources, Boolean operations often fail, and the methods are not robust; the modeling of multi-material parts require new approaches able to describe the model at each point of the volume, and not only on the external surface. This research project aims to overcome some of the highlighted limitations by developing new geometric modeling methods suitable for exploiting the capabilities offered by AM. To reach the objective, several research topics have been addressed. Methods for the geometric modeling and optimization were proposed; approaches for the generation of conformal wireframes and for the size and multi-objective optimization of lattice structures were presented. A geometric modeling method based on meshes and subdivision surface algorithms that allows obtaining smooth surfaces without sharp edges was developed; more, the possibility of introducing internal walls and external skins to lattice structures was implemented. These approaches were then introduced in a more comprehensive optimization workflow for AM, dealing with the embodiment design phase and including the possibility of performing size and topology optimization. The proposed geometric mesh modeling method was then numerically validated, and experimental campaigns on both bulk samples and lattice structures produced by several powder bed fusion AM technologies were conducted. The results showed that the proposed mesh modeling method, together with the subdivision surface algorithm, is suitable to design lattice structures efficiently, requiring low computational resources and, at the same time, offering a good dimensional accuracy with respect to reference models. The C2 curvature continuity of the model allows reducing the stress concentration at the nodal points of the lattice if compared to similar structures obtained by traditional CAD software. Furthermore, the possibility of introducing internal walls makes it possible to create optimized ducts and paths and can locally modify the properties of the component. Due to the versatility of AM, the outcomes of the research can be adopted in different fields, as shown by the presented test cases: in the automotive field where lightweight and energy absorption components are used for reducing the fuel consumption and increasing the performance and safety of the vehicles; in the aerospace field, where lightweight components are required; in high-performance heat exchangers, microfluidic applications, and biomedical scaffolds where fluid dynamics plays a key role; and in consumer goods such as sports apparel and equipment.
The additive manufacturing (AM) technologies allow producing components layer upon layer in a completely different way with respect to the traditional techniques. This new approach in building the parts enables unprecedented design freedom; indeed, objects with complex shapes, cellular solids, internal features, and multiple materials can be easily produced. However, even though the manufacturing technologies are ready for producing such components, the literature emphasized that the available design tools are not appropriate and do not allow taking full advantage of the AM capabilities. For instance, the geometric modeling of structures with a lot of elements requires high computational resources, Boolean operations often fail, and the methods are not robust; the modeling of multi-material parts require new approaches able to describe the model at each point of the volume, and not only on the external surface. This research project aims to overcome some of the highlighted limitations by developing new geometric modeling methods suitable for exploiting the capabilities offered by AM. To reach the objective, several research topics have been addressed. Methods for the geometric modeling and optimization were proposed; approaches for the generation of conformal wireframes and for the size and multi-objective optimization of lattice structures were presented. A geometric modeling method based on meshes and subdivision surface algorithms that allows obtaining smooth surfaces without sharp edges was developed; more, the possibility of introducing internal walls and external skins to lattice structures was implemented. These approaches were then introduced in a more comprehensive optimization workflow for AM, dealing with the embodiment design phase and including the possibility of performing size and topology optimization. The proposed geometric mesh modeling method was then numerically validated, and experimental campaigns on both bulk samples and lattice structures produced by several powder bed fusion AM technologies were conducted. The results showed that the proposed mesh modeling method, together with the subdivision surface algorithm, is suitable to design lattice structures efficiently, requiring low computational resources and, at the same time, offering a good dimensional accuracy with respect to reference models. The C2 curvature continuity of the model allows reducing the stress concentration at the nodal points of the lattice if compared to similar structures obtained by traditional CAD software. Furthermore, the possibility of introducing internal walls makes it possible to create optimized ducts and paths and can locally modify the properties of the component. Due to the versatility of AM, the outcomes of the research can be adopted in different fields, as shown by the presented test cases: in the automotive field where lightweight and energy absorption components are used for reducing the fuel consumption and increasing the performance and safety of the vehicles; in the aerospace field, where lightweight components are required; in high-performance heat exchangers, microfluidic applications, and biomedical scaffolds where fluid dynamics plays a key role; and in consumer goods such as sports apparel and equipment.

La ricerca affronta la tematica della robotica umanoide mediante un approccio progettuale volto a individuare elementi di interesse negli aspetti estetici e interazionali di tali prodotti tecnologici. L’obiettivo scientifico consiste nel tentare di definire pratiche e approcci utili alla progettazione futura di robot, che possano semplificare il proficuo inserimento attivo di tali figure all’interno della società. Infatti, la tesi parte dall’ipotesi che, valutate le difficoltà meccaniche e informatiche che accompagnano prodotti di tale complessità, una delle motivazioni alla base della costante attesa mai ripagata riguardo alla presenza di robot nella vita quotidiana sia da ricercarsi proprio nella scarsa attenzione che è stata destinata al comparto progettuale e a tutti quegli aspetti propri dell’approccio human-centered. L’argomentazione pone le basi su di una ricerca volta a introdurre che cosa sia un robot e da dove derivi la definizione, ovvero il significato che attualmente viene attribuito al termine, attraverso un’analisi che si articola tra gli aspetti linguistici ed i riscontri storici di figure che oggi verrebbero definite come robot. Poiché il campo di ricerca appare vasto e dai limiti di difficile definizione, la tesi intende concentrarsi unicamente sulla categoria degli umanoidi, illustrando le motivazioni per le quali si ritiene che proprio questi ultimi possano essere protagonisti di un futuro impiego sistematico nella vita quotidiana degli utenti. Anche in tale categoria, tuttavia, esiste una certa difficoltà nella definizione dei confini precisi tra le varie terminologie utilizzate nel corso della storia. Per questo motivo, la dissertazione procede mediante la realizzazione di una tassonomia inedita volta a definire le sottocategorie che concorrono a costituire il vasto ambito della robotica umanoide. Individuati i precisi limiti all’interno dei quali la tesi si muove, si procede con un’analisi dello stato dell’arte volta a individuare schemi ricorrenti, buone pratiche, errori o anomalie e, più in generale, informazioni di interesse progettuale su tutto ciò che è stato realizzato a partire dal secolo scorso fino agli anni più recenti. Tale parte compilativa, presentata sotto forma di appendice, analizza i principali robot umanoidi realizzati per il mercato o per fini di ricerca e i principali personaggi robotici del cinema di fantascienza, sulla base dell’ipotesi che l’immaginario collettivo che le persone hanno rispetto all’ambito trattato sia definito proprio sulla base di questi ultimi. A seguire vengono presentate proposte di approcci, buone pratiche e linee guida per la progettazione di robot umanoidi human-centered, definendo come una buona accettazione da parte degli utenti di riferimento sia ottenibile non tanto grazie a una mera ricerca di un aspetto antropomorfo gradevole, quanto al rigoroso attenersi ai metodi propri del progetto, declinati sul tema, e ad una ferma consapevolezza di quale sia l’ambito e l’utenza per la quale si progetta. In altre parole, bisognerebbe realizzare robot umanoidi solo per quegli scenari che realmente lo richiedono e non come parte di un processo di forzato inserimento della tecnologia nella vita quotidiana. La tesi presenta tre esperienze progettuali svolte nel corso del percorso dottorale in cui si è tentato di applicare quanto appena citato. In particolare, grazie al progetto Ro.Sa. è stato possibile studiare l’interazione a lungo termine di utenti deboli con il robot Pepper di SoftBank, all’interno di una sperimentazione clinica volta a contrastare il decadimento muscolare nei soggetti pre-fragili. Nel progetto Pos3D si è proceduto alla progettazione partecipata di un robot umanoide insieme ad utenti afferenti a varie categorie, all’interno di un contesto fieristico presso la Maker Faire Rome 2019, riuscendo a testare metodologie di co-design e a raccogliere dati volti alla validazione di ipotesi di ricerca prestabilite. Infine, durante il progetto SiRobotics si è progettato un robot assistenziale a partire dalla definizione del briefing, passando per l’indagine con utenti in merito ad aspettative e necessità, svolta grazie ad attività di co-progettazione, e per la raccolta di ulteriori dati sull’interazione grazie a questionari online, fino alla progettazione effettiva del prodotto nei suoi aspetti estetici, interazionali e di interfaccia. Il processo è stato curato e seguito fino alla realizzazione di un prototipo funzionante che è stato testato con utenti di riferimento. A consuntivo di quanto detto fin ora, la ricerca analizza gli obiettivi raggiunti e le risposte ottenute alle domande di ricerca, analizzando quali ipotesi si sono rivelate corrette e quali, al contrario, sono state disattese. Tuttavia, il capitolo conclusivo presenta, con fare provocatorio e in modo quasi paradossale, alcune ipotesi che derivano da un approccio more-than-human-centered, suggerendo come i risultati ottenuti dal percorso dottorale potrebbero essere messi in discussione e confutati alla luce di più ampie considerazioni ecosistemiche. La risoluzione di tale controversia può essere perseguita solo mediante ulteriori ricerche volte ad affrontare la tematica con occhio critico e tramite un approccio esteso.
The research addresses the issue of humanoid robotics through a design approach aimed at identifying elements of interest in the aesthetic and interactional aspects of such technological products. The scientific objective consists in attempting to define practices and approaches useful for the future design of robots, which can simplify the active inclusion of such figures within society. In fact, the thesis starts from the hypothesis that, given the mechanical and IT difficulties that accompany products of such complexity, one of the reasons behind the constant unfulfilled expectations regarding the presence of robots in everyday life is to be found precisely in the scant attention that has been paid to the design sector and to all those aspects proper to the human-centred approach. The argument is based on a research aimed at introducing what a robot is and where the definition comes from, i.e. the meaning that is currently attributed to the term, through an analysis that is articulated between linguistic aspects and historical evidence of figures that today would be defined as robots. Since the field of research appears to be vast and difficult to define, the thesis intends to focus solely on the category of humanoids, illustrating the reasons why it is believed that the latter may be the protagonists of future systematic use in the everyday lives of users. Even in this category, however, there is some difficulty in defining precise boundaries between the various terminologies used throughout history. For this reason, the dissertation proceeds by means of a novel taxonomy aimed at defining the sub-categories that make up the vast field of humanoid robotics. Having identified the precise limits within which the thesis moves, it proceeds with a state of the art analysis aimed at identifying recurring patterns, good practices, errors or anomalies and, more generally, information of design interest on everything that has been realised from the last century to the most recent years. This compilative part, presented in the form of an appendix, analyses the main humanoid robots made for the market or for research purposes and the main robotic characters in science fiction films, based on the hypothesis that the collective imagination that people have with respect to the field under discussion is defined precisely on the basis of these. Proposals for approaches, best practices and guidelines for the design of human-centred humanoid robots are then presented, defining how good acceptance by the target users can be achieved not so much through a mere search for a pleasing anthropomorphic appearance, but through strict adherence to the methods proper to the project, declined on the subject, and a firm awareness of what the field and the users for whom it is designed are. In other words, humanoid robots should only be realised for those scenarios that really require it and not as part of a present three project experiences carried out during the doctoral course in which an attempt was made to apply what has just been mentioned. In particular, thanks to the Ro.Sa. project, it was possible to study the long-term interaction of weak users with SoftBank's Pepper robot as part of a clinical trial aimed at combating muscle decay in pre-fragile subjects. In the Pos3D project, the participatory design of a humanoid robot was carried out together with users belonging to various categories, within a trade fair context at Maker Faire Rome 2019, succeeding in testing co-design methodologies and collecting data to validate pre-established research hypotheses. Finally, during the SiRobotics project, a service robot was designed starting with the definition of the briefing, passing through the survey with users regarding expectations and needs, carried out thanks to co-design activities, and the collection of further interaction data thanks to online questionnaires, up to the actual design of the product in its aesthetic, interactional and interface aspects. The process was taken care of and followed through to the realisation of a working prototype that was tested with reference users. As a conclusion to what has been said so far, the research analyses the objectives achieved and the answers obtained to the research questions, analysing which hypotheses turned out to be correct and which, on the contrary, were disregarded. However, the concluding chapter provocatively and almost paradoxically presents a number of hypotheses derived from a more-than-human-centred approach, suggesting how the results obtained from the doctoral course could be questioned and refuted in the light of broader ecosystem considerations. The resolution of this controversy can only be pursued through further research aimed at approaching the issue with a critical eye and through an extended approach.

La tesi è un progetto di un meccanismo di misurazione della pressione di carico per una macchina di prova idraulica, quindi vengono descritte le funzionalità della macchina e ne vengono presentate le problematiche. Dunque l'obbiettivo è risolvere tali problematiche tramite l'esecuzione di un progetto al CAD 3D e la messa in tavola dei vari componenti. Viene inoltre presentata una variabile di progetto per migliorare le caratteristiche del sistema.

Il cervello è una rete di cellule nervose connesse da assoni e le cellule stesse sono reti di molecole connesse da reazioni biochimiche. Anche le società sono reti di persone collegate da rapporti di amicizia, parentela e legami professionali. Su più larga scala, catene alimentari ed ecosistemi possono essere rappresentati come reti di specie viventi. E le reti pervadono la tecnologia: Internet, reti elettriche e sistemi di trasporto non sono che pochi degli esempi possibili. Anche il linguaggio che si sta usando in questo momento per veicolare questi ragionamenti a chi legge è una rete, fatta di parole connesse da relazioni sintattiche. A dispetto dell'importanza e della pervasività delle reti, gli scienziati hanno sempre avuto poca comprensione delle loro strutture e proprietà. In che modo le interazioni di alcuni nodi non funzionanti in una complessa rete genetica possono generare il cancro? Come può avvenire così rapidamente la diffusione in taluni sistemi sociali e di comunicazioni, portando ad epidemie di malattie e a virus informatici? Come possono alcune reti continuare a funzionare anche dopo che la maggioranza dei loro nodi ha, invece, smesso di farlo? [...] Le reti reali sono realmente casuali?

Negli ultimi anni, le reti wireless sono diventate una realtà onnipresente, affidabile e ben accetta. Questo è particolarmente vero per reti come il Bluetooth e il Wi-Fi, che oggi si incontrano praticamente ovunque e vengono usate per le applicazioni più disparate. In molti casi, quando si usa un chip commerciale, il progetti-sta può limitarsi a lavorare sui livelli più alti della pila dei protocolli e limitarsi ad implementare il livello ap-plicazione. In altri casi, il progettista deve scendere giù lungo la pila e lavorare ad un livello più basso, sul quale può vedere e controllare alcuni parametri di rete cui non può avere accesso dal livello applicazione. Capita, ad esempio, quando una delle specifiche del sistema da progettare è il real-time, oppure il data rate richiesto è elevato e l’allocazione della banda disponibile va ottimizzata al massimo. I simulatori esistenti di solito consentono al progettista di lavorare solo con descrizioni molto astratte del sistema, nascondendo al-cuni parametri (come il packet error rate, la potenza sul canale, i pacchetti persi e così via) che invece in molte applicazioni è importante conoscere. Per questo motivo, lo scopo di questa tesi è presentare un nuovo tipo di simulatore Bluetooth che sia più vicino a quella che sarà l’implementazione vera e propria del sistema finale. Descriveremo alcune applicazioni, come la trasmissione di audio real-time, e vedremo come queste applicazioni possano essere adattate anche a standard diversi dal Bluetooth, come l’802.15.4, mediante l’introduzione di un opportuno (e migliorato) vocoder. A sostegno della progettazione del simulatore, presen-teremo un ambiente di sviluppo grafico che permette di disegnare i sistemi da progettare e di visualizzare le forme d’onda a debugging time, oltre che eseguire il comune debug su codice.
In recent years, wireless networks have become an ubiquitous, affordable and well-accepted reality. This is particularly true for networks such as Bluetooth and Wi-Fi, which today are almost everywhere and are used for the most different applications. In many cases, when using an off-the-shelf chip, the designer can limit himself to work on the highest levels of the protocol stack and to simply implement the application layer. In other cases, the designer must go down through the stack and work on a lower level where he can see and control some network parameters that he cannot access from the application layer. It happens, for instance, when he has to design a real-time system, or when the required data-rate is high and the available bandwidth allocation must be accurately tailored. Existing simulators usually let the designer work only with very abstract system description, hiding some parameters (such as the packet error rate, the signal power, the corrupted packets, and so on) which many applications have to be aware of. For this reason, the goal of this thesis is to present a new kind of Bluetooth simulator which matches closely the real world implementation of the desired system. We will describe some applications, such as the real-time audio transmission, and we’ll see how these applications can be adapted for other wireless standards, such as the IEEE 802.15.4, with the introduction of a well chosen (and improved) speech vocoder. As a design-helping tool we will present a graphical design environment that let the user draw the system he wants to design, and see the waveform while the debugging is in progress.

Questo lavoro di tesi si colloca nelle linee di ricerca in Didattica della Fisica dell’Università di Bologna e, in particolare, nel contesto dello studio delle criticità nell’insegnamento e apprendimento dell’elettromagnetismo, intrecciato al tema dell’interdisciplinarità tra matematica e fisica nell’ambito del problem solving. L’obiettivo principale del lavoro è la progettazione di uno strumento (una griglia di meta-riflessione) finalizzato a guidare studenti di scuola secondaria ad analizzare criticamente il testo di un problema e favorire la formazione di competenze sempre più raffinate di problem solving. La griglia è stata costruita prendendo come riferimento teorico il concetto di "epistemic game" elaborato da Tuminaro e Redish (2007) ed è stata utilizzata con studenti di una classe V di liceo scientifico. È stato scelto di introdurre lo strumento nell’ambito dell’induzione elettromagnetica per il ruolo che sta svolgendo nel dibattito italiano circa la seconda prova di fisica. I risultati mostrano quanto la griglia si sia rivelata efficace per innescare, da una parte, riflessioni collettive vivaci sui processi di modellizzazione e sulle strategie messe in atto dagli studenti nella soluzione dei problemi e, dall’altra, per favorire lo sviluppo di ragionamenti individuali orientati a problematizzare ed arricchire le proprie strategie di problem solving. La versatilità dello strumento progettato lo rende adatto per un suo utilizzo in contesti molto diversi tra di loro (per temi di fisica, livelli e contesti scolastici) e questo rende la griglia un promettente e concreto veicolo di innovazione didattica.

L'attrito è la forza di resistenza al moto che si sviluppa tra due superfici che scorrono o rotolano l'una sull'altra. Si tratta di un fenomeno microscopico comune, la cui origine è da ricercare nelle forze di interazione adesive che si generano tra le superfici a contatto. Le dissipazioni dovute all'attrito causano ingenti costi energetici e ambientali in diversi settori, tra cui quello del trasporto e dell'industria. Si stima infatti che quasi un terzo dell'energia prodotta dai combustibili fossili per alimentare i veicoli venga spesa per vincere l'attrito. Si prevede che migliorare la tribologia delle superfici possa garantire una riduzione degli sprechi energetici pari al 40% entro i prossimi 15 anni. Lo studio dell'attrito richiede una profonda comprensione dei fenomeni microscopici che si sviluppano a livello della superficie. Le simulazioni da principi primi consentono di studiare le proprietà elettroniche e chimiche dei materiali con un alto grado di accuratezza, fornendo un modo per comprendere gli eventi tribologici. Nel corso degli anni, sono stati sviluppati diversi metodi basati sui calcoli a principi primi per studiare le proprietà dei materiali a livello atomico. Tra tutti, l’utilizzo di queste simulazioni in combinazione con un approccio high-throughput si sta diffondendo rapidamente negli ultimi decenni. Lo scopo di questo metodo consiste nel simulare migliaia di materiali in parallelo, in modo da selezionare tra essi un piccolo insieme di candidati con proprietà fisico-chimiche specifiche. L'obiettivo è accelerare la scoperta e la diffusione di nuovi materiali per la scienza e la tecnologia. Questa tesi esplora l'implementazione e l'utilizzo di diverse tecniche computazionali innovative nell'ambito della tribologia. Il lavoro si concentra principalmente sulla descrizione di un software realizzato per automatizzare l'attività di ricerca in nanotribologia ed effettuare studi high-throughput sulle proprietà delle interfacce. Nella sua attuale implementazione, il software consente di combinare qualsiasi coppia di materiali cristallini, che possono differire sia per composizione sia per orientazione, e studiare le loro proprietà tribologiche, come l'adesione e lo shear strength. Il programma è stato utilizzato per studiare le proprietà tribologiche tra due superfici solide a contatto, effettuando uno screening sugli elementi della tavola periodica. Lo studio ha permesso di stimare la relazione tra adesione e resistenza di una interfaccia, permettendo inoltre di identificare un modo per stimare la modalità di failure dei materiali. Un altro importante risultato di questo lavoro è la realizzazione di un modello teorico innovativo che combina la tradizionale tecnica GFMD alla dinamica molecolare a principi primi. Questo metodo ibrido migliora l'accuratezza delle simulazioni atomistiche tenendo conto del ruolo delle proprietà elastiche dei solidi e la propagazione di onde vibrazionali nel determinare l'attrito delle strutture atomiche. Il programma è stato utilizzato per calcolare le proprietà di attrito di una interfaccia diamante-diamante, considerando diversi gradi di passivazione delle superfici. Infine, questo lavoro riporta uno studio condotto sulle proprietà lubrificanti del fosforene, un materiale innovativo bidimensionale a base di fosforo. Dapprima sono stati studiati due strati di fosforene a contatto. Ciò ha permesso di individuare la presenza di una fase super lubrificante per una particolare orientazione degli strati. Tale lavoro costituisce un primo importante passo nella possibile ideazione di lubrificanti a base di fosforene. Successivamente, è stata valutata la capacità del fosforene di lubrificare un substrato di ferro, confrontando i risultati ottenuti con calcoli effettuati per grafene e MoS2.
Friction is the resistance force to motion between two surfaces that slide or roll over each other. It is a common microscopic phenomenon, the origin of which is to be found in the adhesive interaction forces that are generated between the surfaces in contact. Dissipations due to friction cause huge energy and environmental costs in various sectors, including transport and industry. In fact, it is estimated that nearly a third of the energy produced by fossil fuels to power vehicles is spent on overcoming friction. Improving the tribology of surfaces is expected to ensure a 40% reduction in energy waste within the next 15 years. The study of friction requires a deep understanding of the microscopic phenomena that develop at the surface level. First principle simulations allow studying the electronic and chemical properties of materials with a high degree of accuracy, providing a way to understand tribological events. Over the years, several methods based on first-principle calculations have been developed to study the properties of materials at the atomic level. Among all, the use of these simulations in combination with a high-throughput approach has been spreading rapidly in recent decades. This method aims to simulate thousands of materials in parallel to select from a small set of candidates with specific physicochemical properties from the initial pool. The goal is to accelerate the discovery and dissemination of new materials for science and technology. This thesis explores the implementation and use of several innovative computational techniques in the field of tribology. The work mainly focuses on the description of a software designed to automate the research activity in nanotribology and carry out high-throughput studies on the properties of the interfaces. In its current implementation, the software allows you to combine any pair of crystalline materials, which can differ in both composition and orientation, and study their tribological properties, such as adhesion and shear strength. The program was used to study the tribological properties between two solid surfaces in contact by carrying out a screening on the elements of the periodic table. The study allows to estimate the relationship between adhesion and strength of an interface, also allowing to identify a way to assess the failure mode of materials. Another important result of this work is the realization of an innovative theoretical model that combines the traditional GFMD technique with first-principle molecular dynamics. This hybrid method improves the accuracy of atomistic simulations by considering the role of the elastic properties of solids and the propagation of vibrational waves in determining the friction of atomic structures. The program was used to calculate the friction properties of a diamond-diamond interface, considering different degrees of surface passivation. Finally, this work reports a study conducted on the lubricating properties of phosphorene, an innovative two-dimensional material based on phosphorus. First, two contact phosphorene layers were investigated. This made it possible to identify the presence of a super lubricating phase for a particular orientation of the layers. This work constitutes a first important step in the possible design of phosphorene-based lubricants. Subsequently, the ability of phosphorene to lubricate an iron substrate was evaluated, comparing the results obtained with calculations made for graphene and MoS2.

La tesi si inserisce nel progetto europeo FRAMESPORT avente come obiettivo lo sviluppo integrato e sostenibile dei porti minori dell’Adriatico e, in particolare, si occupa del Porto Canale di Rimini, il più importante porto regionale dell’Emilia-Romagna. La pianificazione dei porti è particolarmente complessa in quanto si connette al più ampio ambito degli interventi che riguardano il territorio. Per trarre le azioni pilota per la riqualificazione dell’area si è fatto uso di Analytic Network Process, un’analisi multicriteri che restituisce la priorità delle azioni di progetto proposte. A tal fine si è usato un set di indicatori che offre una fotografia dello stato attuale del Porto Canale, analizzandone gli aspetti che contribuiscono alla sua sostenibilità: ambientali, economici, infrastrutturali, sociali e urbanistici. L’analisi ha permesso di classificare Rimini come città diffusa: fuori le mura si sono sviluppati i borghi, poi col turismo si è progressivamente espansa. La dicotomia tra città storica e produttiva interessa anche il porto: il canale si trova infatti al confine tra il centro storico, con attrazioni culturali ed attività commerciali, e i quartieri Marina e San Giuliano, focus del turismo e delle attività marittime. Dall’analisi ANP si è stabilito che è prioritario mitigare tale dualità collegando le due aree mediante la riqualificazione delle banchine. Si prevede di adeguare l’altezza di queste tramite un sistema galleggiante a pali telescopici così da impedirne l’inondazione. La funzione, vincolata dal PAI a quella di percorso, è stata assegnata assecondando la vocazione dei vari tratti del canale: il primo, che lambisce la città storica, sarà usato per eventi ed esposizioni grazie all’installazione di piattaforme mobili; il secondo prevede la regolamentazione degli ormeggi; nel terzo verrà privilegiata l’attività turistica. Inoltre, si propongono interventi anche puntuali di desigillazione e greening urbano, e l’installazione di pannelli solari.

Il presente elaborato ha riguardato lo studio dei processi di ricerca e sviluppo di SECO S.p.A, azienda operante nel settore dell’elettronica e dell’alta tecnologia, al fine di generare una nuova proposta volta a ridurre le criticità presenti e ad apportare un miglioramento generalizzato delle prestazioni con particolare riferimento all’implementazione di strumenti tecnologici di supporto. Il focus di questo elaborato è la fase di esecuzione che comprende le attività di progettazione e sviluppo del prodotto. Per raggiungere l’obiettivo prefissato si è seguito il metodo del Business Process Reegineering per la rimodellazione dei processi organizzativi. Con la fase di analisi dei processi è stato possibile approfondire gli obiettivi da perseguire: ridurre le criticità di partenza e inseguire i fattori critici di successo; migliorare gli indicatori di performance concentrandosi nelle prestazioni temporali. Lo sviluppo delle soluzioni della riprogettazione ha riguardato la definizione di un nuovo flusso delle attività andando a ridurre la sequenzialità delle attività e la dipendenza dai tempi di approvvigionamento, la modifica delle logiche di condivisione documentazione e l’incremento di autonomia delle persone a livello operativo. Lato tecnologia è stata ampliata la versione già presente del software Project Utility User con nuove funzionalità apportando benefici in: accessibilità alle informazioni di progetto, visibilità della disponibilità delle risorse in supporto alla pianificazione, standardizzazione delle comunicazioni tra i membri dei team, monitoraggio delle prestazioni, controllo delle attività assegnate da parte dei Project Manager e tracciamento delle cause dei ritardi. È stata svolta poi una valutazione complessiva dei risultati ottenuti, tra cui il miglioramento delle prestazioni, dimostrando come le soluzioni proposte hanno portato benefici in tutti i parametri analizzati. Infine si sono descritte le fasi che accompagneranno il cambiamento in azienda.

La ricerca presentata si inserisce nell'ambito dell'orientamento universitario quale studio di nuove metodologie in tema di orientamento richieste dalla riforma universitaria (a partire dalla Legge delega 127 del 1997). Con il nuovo sistema universitario, l'orientamento acquista un rilievo di primo piano, infatti, il D.M. 509/99, in attuazione alla delega (Legge 127/97), include l'orientamento tra le attività formative che devono essere obbligatoriamente previste nei regolamenti didattici d'ateneo. Il suddetto scenario ha motivato la presente ricerca tale da prevedere all'interno dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano un intervento di accoglienza orientativa anticipata ed integrata che si inserisce nelle attività insite nei Progetti ponte con l'obiettivo di sostenere le nuove matricole alla presa di decisione orientativa, per accogliere adeguatamente gli studenti in università e favorirne l'inserimento nel nuovo contesto di studi. Si tratta, pertanto, di una ricerca applicata con la finalità di valutare il servizio di accoglienza erogato. Questa riflessione su nuove metodologie di azione orientativa ha delineato nuove collaborazioni del CROSS (Centro di Ricerche sull'Orientamento Scolastico-professionale e sullo Sviluppo delle organizzazioni dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano) sia con i servizi alla persona interni all'università sia con enti esterni al fine di garantire servizi orientativi adeguati ai bisogni della persona.
The introduced search becomes part in the University Guideline which study of new methodologies in topic of guideline demanded from the University Reform (the Law delegation 127 of 1997). With the new university system, the guideline acquires an important relief, as a matter of fact, the D.M. 509/99, in performance to the law 127/97, includes the guideline between the formative activities that must obligatorily be previewed in the didactic regulations of athenaeum. The aforesaid scene has motivated the present such search to inside preview of the Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano as an participation of orientativa acceptance anticipated and integrated that becomes part in the activities inborn in the Progetti ponte to support the new matriculations to the taken one of orientativa decision, in order to receive adequately the students in university and to favor of the insertion in the new context of studies. This is, therefore, a search applied with the purpose to estimate the distributed service of acceptance. This reflection on new methodologies of orientativa action has delineated new collaborations of the CROSS (Centro di Ricerche sull'Orientamento Scolastico-professionale e sullo Sviluppo delle organizzazioni dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano) with the inner services to the person to this university and with external agencies to the aim to guarantee services oriented adapts to the needs of the person.

La ricerca presentata si inserisce nell'ambito dell'orientamento universitario quale studio di nuove metodologie in tema di orientamento richieste dalla riforma universitaria (a partire dalla Legge delega 127 del 1997). Con il nuovo sistema universitario, l'orientamento acquista un rilievo di primo piano, infatti, il D.M. 509/99, in attuazione alla delega (Legge 127/97), include l'orientamento tra le attività formative che devono essere obbligatoriamente previste nei regolamenti didattici d'ateneo. Il suddetto scenario ha motivato la presente ricerca tale da prevedere all'interno dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano un intervento di accoglienza orientativa anticipata ed integrata che si inserisce nelle attività insite nei Progetti ponte con l'obiettivo di sostenere le nuove matricole alla presa di decisione orientativa, per accogliere adeguatamente gli studenti in università e favorirne l'inserimento nel nuovo contesto di studi. Si tratta, pertanto, di una ricerca applicata con la finalità di valutare il servizio di accoglienza erogato. Questa riflessione su nuove metodologie di azione orientativa ha delineato nuove collaborazioni del CROSS (Centro di Ricerche sull'Orientamento Scolastico-professionale e sullo Sviluppo delle organizzazioni dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano) sia con i servizi alla persona interni all'università sia con enti esterni al fine di garantire servizi orientativi adeguati ai bisogni della persona.
The introduced search becomes part in the University Guideline which study of new methodologies in topic of guideline demanded from the University Reform (the Law delegation 127 of 1997). With the new university system, the guideline acquires an important relief, as a matter of fact, the D.M. 509/99, in performance to the law 127/97, includes the guideline between the formative activities that must obligatorily be previewed in the didactic regulations of athenaeum. The aforesaid scene has motivated the present such search to inside preview of the Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano as an participation of orientativa acceptance anticipated and integrated that becomes part in the activities inborn in the Progetti ponte to support the new matriculations to the taken one of orientativa decision, in order to receive adequately the students in university and to favor of the insertion in the new context of studies. This is, therefore, a search applied with the purpose to estimate the distributed service of acceptance. This reflection on new methodologies of orientativa action has delineated new collaborations of the CROSS (Centro di Ricerche sull'Orientamento Scolastico-professionale e sullo Sviluppo delle organizzazioni dell'Università Cattolica del Sacro Cuore di Milano) with the inner services to the person to this university and with external agencies to the aim to guarantee services oriented adapts to the needs of the person.

Il presente lavoro di tesi, di carattere sperimentale è volto allo studio della vegetazione a radicazione profonda lungo l’argine del Panaro nei pressi di Bomporto (MO), per contrastare l’erosione superficiale e i fenomeni di instabilità dei corpi arginali. Per monitorare tali fenomeni è stato progettato e installato un sistema di monitoraggio, adottando sensori per la misura diretta del contenuto d’acqua ovvero dei TEROS-12 e dei TEROS-32 (misura diretta) e dei TEROS-21 (misura indiretta) per la misura della suzione matriciale. Nel contempo è stata eseguita un’analisi e interpretazione dei dati preliminari misurati dagli strumenti installati in sito nei mesi di Ottobre e Novembre 2020, ottenendo le prime informazione sulle curve di ritenzione. Queste informazioni in futuro permetteranno di definire le proprietà idrauliche, di ritenzione e della permeabilità del terreno che costituisce effettivamente il corpo arginale. In particolare i sensori valuteranno le variazioni sia giornaliere sia stagionali a cui sono sottoposti i terreni insaturi, evidenziando le difficoltà univoche delle proprietà del terreno, dovute al suo comportamento isteretico.

Ogni innovazione tecnologica avvia dei processi di trasformazione che si sviluppano trasversalmente nel sistema tecnico, sociale, culturale ed economico che li circonda. Anche l’innovazione dei prodotti è direttamente correlata a questo processo che permette la creazione di nuovi artefatti e lo sviluppo di nuove categorie di prodotti. Se il rapporto tecnologia/prodotti è un processo consolidato e universalmente riconosciuto, non lo è invece quello prodotti/tecnologia. L’innovazione di prodotto non avvia infatti dei processi di sviluppo tecnologico diretti ma, indirettamente, propone nuove problematiche e indirizzi di ricerca che possono riguardare anche la stessa innovazione tecnico-scientifica. Con questa prospettiva è stato analizzato il tema delle nano applicazioni, un’innovazione tecnologica recente che non ha ancora trovato ampia applicazione nel panorama dei prodotti e che, dal punto di vista dello sviluppo tecnologico, è per lo più ancora in fase di ricerca. L’obiettivo di questa tesi è quello di avvalorare l’importanza dei prodotti e della progettazione nei processi di innovazione (in particolare quella tecnico-scientifica) prendendo come ambito d’indagine le applicazioni nanotecnologiche. Dopo una prima parte teorica sui processi di innovazione, sono stati individuati gli strumenti pratici che meglio possono permettere uno sviluppo simultaneo dei due processi (tecnico-scientifico e di prodotti). Nello specifico è stato individuato il database come lo strumento ottimale per mettere in relazione i due processi e le figure professionali che operano nei differenti ambiti. È quindi stato presentato una proposta di database che, sulla base delle proprietà delle applicazioni nanotecnologiche, riesca a mettere in relazione le differenti conoscenze, le scoperte e le proposte di ricercatori, gli ingegneri e i progettisti. Il risultato finale permette quindi di evidenziare come un progettista possa contribuire a produrre innovazione nel campo delle nanotecnologie.

La tesi indaga il tema della multifunzionalità applicata all’agricoltura come strumento per riattivare territori abbandonati, degradati, a rischio di uso improprio o di nuova edificazione. L’agricoltura ha sempre avuto un rapporto fondamentale con l’Uomo e con gli insediamenti. Il rapporto tra centri abitati e aree agricole è stato un rapporto di unione e di contrapposizione. Nel passaggio da agricoltura di sussistenza a quella di tipo intensivo e specializzato sono stati coinvolti gli spazi, le tecniche, gli strumenti, le opere legate all’attività agricola e, infine, il rapporto con il territorio. L’agricoltura, benché produca beni di prima necessità, nei decenni scorsi è stata considerata un elemento secondario per motivazioni economiche. Sono chiari i valori culturali, paesaggistici, ecologici, sociali, economici dell’agricoltura ma questa è diventata sempre meno redditizia e oggi si trova in grave difficoltà rispetto alla produzione, alla sostenibilità economica, al ruolo paesaggistico e a quello sociale. Le difficoltà dell’agricoltura causano anche l’incapacità delle aree di “difendersi” dalla logica della rendita fondiaria e dall’uso legato al guadagno immediato, come succede nel caso degli impianti di energia da fonti rinnovabili. Tutto questo deve richiamare l’attenzione di chi pianifica il territorio affinché trovi strumenti di valorizzazione delle potenzialità delle aree agricole. Chiaramente le cause non sono esclusivamente economiche ma legate anche ai modelli culturali e agli stili di vita. Affrontare i temi delle aree rurali, della loro produttività, del consumo di suolo e degli usi impropri, è necessario per procedere ad una pianificazione corretta e sostenibile sotto più punti di vista: non solo quello economico, ecologico, storico e sociale ma l’insieme di questi. La tesi approfondisce le diverse politiche europee adottate per frenare la crisi dell’agricoltura. Studi e documenti europei individuano nel principio di multifunzionalità in agricoltura uno strumento per rendere il territorio agricolo più forte. È utile indagare, quindi, sui rapporti tra agricoltura multifunzionale e progettazione territoriale. In particolare si è voluta puntare l’attenzione sugli aspetti sociali come forma di rivitalizzazione del territorio e, quindi, sull’agricoltura sociale come servizio e attività che crea coesione. Le domande che la ricerca si è posta sono due: le attività agricole multifunzionali e la loro declinazione particolare in quelle sociali, possono essere uno strumento di riattivazione economica, culturale e sociale di territori rurali, periurbani e urbani in stato di abbandono, degrado, a rischio di uso improprio o nuova edificazione? Attraverso quale strumento o quali strumenti la progettazione territoriale può utilizzare e valorizzare le potenzialità dell’agricoltura multifunzionale? Per rispondere a queste due domande non si è potuto trascurare il fatto che dal punto di vista spaziale ed economico, l’agricoltura è misurabile in maniera relativamente semplice. Più complesso è misurare gli aspetti paesaggistici e sociali, quindi, serve fare riferimento ai sistemi di analisi qualitativi. Inoltre l’agricoltura sociale ha scopi riabilitativi, formativi e lavorativi ma ha anche finalità legate alla pianificazione territoriale (ambientali, economici, storico-culturali e sociali) e di questo si è grandemente tenuto conto. Altro aspetto oggetto di analisi sono i diversi approcci europei alle forme di agricoltura multifunzionale e sociale e, in ambito italiano, si indaga sugli strumenti nazionali e regionali che valorizzano le attività agricole multifunzionali. Così come si approfondisce il rapporto particolare tra forme di agricoltura sociale e aree confiscate alle criminalità organizzata. Infine, la rassegna di esempi di attività multifunzionali e l’approfondimento dei casi studio selezionati, mostrano come forme di agricoltura multifunzionale possono rivitalizzare il territorio rurale, periurbano e urbano per arrivare alla proposta di azioni relative all’integrazione di strumenti di governo del territorio, all’integrazione di politiche con strumenti tradizionali, alla logica spaziale utile affinché le potenzialità dell’agricoltura multifunzionale possano essere considerate servizi al territorio e all’abitante.
The thesis explores the theme of multifunctionality applied to agriculture as a means to reactivate the abandoned territory, degraded, at the risk of misuse or new construction. Agriculture has always had a fundamental relationship with the man and with the settlements. The relationship between urban and agricultural areas has been a relationship of union and opposition. In the transition from subsistence farming to intensive and specialized agriculture, have been involved spaces, techniques, tools, architectures related to agricultural activity and, finally, the relationship with the land. Agriculture, although produce essential goods, in the past decades has been considered a secondary element for economic reasons. There are clear cultural, scenic, ecological, social and economic values of agriculture but this is becoming less profitable and today agriculture is in serious difficulties involving the production, the sustainability , the role of the landscape and the social issues. The difficulties of agriculture also cause the inability of the areas to "defend" itself from the logic of land rent and use linked to immediate profit, as occurs in case of energy plants from renewable sources. All these issues should make territory planner to be careful so that he can find tools to enhance the potential of the agricultural areas. Clearly, the causes are not only economic but also linked to cultural patterns and lifestyles. Addressing the issues of rural areas, their productivity, land use and misuse, it is necessary to carry out a proper planning and sustainable points of view: not only the economic, ecological, historical and social but all of these together. The thesis explores the different European policies adopted to curb the crisis of agriculture. Studies and European documents identify the principle of multifunctionality in agriculture the tool to make the strongest agricultural land. Is useful to investigate, therefore, on the relationship between multifunctional agriculture and regional planning. In particular, we wanted to focus attention on the social aspects as a form of revitalization of the territory and, therefore, on agriculture as a service and social activity that creates cohesion. The questions that the research has set are two: multifunctional agricultural activities and their declination in particular social ones, can be a tool for economic revitalization, cultural and social development of rural areas, periurban and urban areas in a state of abandonment, deterioration, at the risk of misuse or new construction? Through what instrument or instruments such as the regional planning can use and exploit the potential of multifunctional agriculture? To answer these two questions we can't overlook the fact that, from the point of view of spatial and economic, agriculture is measurable in a relatively simple way. It is more difficult to measure the social aspects of the landscape and, therefore, need to refer to the qualitative analysis systems. In addition, the social farming purposes have rehabilitative, educational and business purposes but also related to spatial planning (environmental, economic, historical, cultural and social) and this has greatly been taken into consideration. Another aspect analyzed is the different European approaches to the forms of multifunctional and social agriculture, in the Italian context, and it investigates national and regional instruments that enhance agricultural activities multifunctional. It also explores the relationship between particular forms of social agriculture and areas confiscated from organized crime. The review of examples of multifunctional activities and the deepening of the case studies selected, showing how forms of multifunctional agriculture can revitalize the rural areas, periurban and urban areas. Finally, we arrive at the proposal of actions related to the integration of tools of territorial government, the integration of policies with traditional instruments, the spatial logic necessary to enable the potential of multifunctional agriculture can be considered service to the area and inhabitant.

Il presente lavoro di tesi, frutto dell'esperienza di tirocinio presso l'azienda maceratese Poltrona Frau, è incentrata sul concetto della Qualità. Si è cercato di dimostrare che il miglioramento continuo dei processi produttivi si dimostra essere un vero e proprio investimento ad alto ritorno economico e non un costo obbligatorio da sostenere per le aziende. Nel primo capitolo è stato esposto il concetto di Qualità in azienda, della sua importanza e della necessità di investire risorse nel miglioramento del processo produttivo. Successivamente il progetto sperimentale si suddivide in due fasi: Una prima analisi della situazione attuale, nella quale si cerca di porre le basi per la successiva soluzione; successivamente, tramite l'applicazione del ciclo di Deming, viene riportata tutta la progettazione e l'implementazione del Quality Gate. Pur essendo consapevole dell'interesse e della rilevanza che il concetto dell'assicurazione di Qualità può avere, è opportuno evidenziare che in questa tesi non vengono illustrati questi argomenti perché esulano dalla nostra trattazione, dato che il progetto si incentra sul miglioramento del sistema di gestione della qualità attualmente in un uso in azienda. In ultimo si è cercato di trarre una conclusione riprendendo la teoria sulla Qualità, partendo dal progetto aziendale proposto, proponendo le opportunità ed i vantaggi che la Qualità può portare nella realtà aziendale.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.

La sicurezza degli spazi architettonici in emergenza implica una corretta gestione del processo di evacuazione. L’attuale approccio alla progettazione è influenzato da determinismo e schematicità: si suppone che conformazione di spazi e facilities (sistemi di wayfinding) sia di per sè in grado di plasmare il comportamento umano. Il progettista spesso adotta metodi semplificati (da manuali e norme) che considerano l’evacuazione un evento fluidodinamico con scelte umane rigidamente codificate. La letteratura dimostra però come i rapporti uomo-ambiente rendano vane le soluzioni comunemente adottate. Inoltre, stessi problemi sono riscontrati a grande (spazi urbani) e piccola scale (singoli edifici). Lo studio propone un nuovo approccio: il behavioural design (BD) intende progettare spazio e facilities basandosi sul reale comportamento umano. Le fasi principali sono perciò comprensione del comportamento umano con prove sperimentali, sviluppo e validazione di simulatori di evacuazione; analisi del processo per individuarne le criticità; proposta di soluzioni e valutazione dell’impatto tramite simulatore o prove reali. La metodologia BD è applicata a 2 casi riguardanti scenari esistenti complessi. Cardine è minimizzare gli interventi grazie alla localizzazione dei punti critici del processo e alla progettazione di nuovi componenti edilizi. Il primo caso ha visto lo sviluppo di un modello per la simulazione dell’evacuazione post-sisma su scala urbana. Il modello può essere usato per stimare il rischio includendo il fattore umano, valutare l’efficacia di interventi su edifici ed asseto urbano, e di procedure di emergenza. Il secondo caso sviluppa nuovi sistemi di wayfinding in edifici storici (teatri). Essi sono progettati per interagire efficacemente con le persone, guidandole attraverso le corrette vie di fuga, e senza apportare sostanziali modifiche al layout architettonico. Il lavoro è stato svolto anche in coordinazione con il cluster TAV-progetto SHELL O.R.4.4.
Occupants' safety in architectural spaces during an emergency is essentially connected to the evacuation process. Current strategies are influenced by a schematic and deterministic approach: it is supposed that building layout and wayfinding systems can directly induce individuals’ behaviors. Interventions on buildings could be enough for reducing people risk, because occupants would surely behave in “the correct way” (e.g.: using right paths). This approach seems to exclude behavioral aspects: experiments demonstrate enormous differences between theoretical and real behaviors in evacuation. Same problems are noticed at both small (building) and wide (urban) scale. Hence, this study focuses on a behavioral point of view and defines a “behavioral design” (BD) approach for increasing people’s safety in architectural spaces. BD is aimed at adapting architectural spaces depending on human behaviors! Hence, method phases include: understanding behaviors in emergency through experiments/real world events; defining and validating evacuation simulation model; analyzing emergency processes through simulator; proposing design solutions based on retrieved critical behaviors and verifying their impact by simulator or drills. The BD method effectiveness is shown by 2 cases. Firstly, an earthquake pedestrians’ evacuation simulator is developed. The model is able to represent man-environment interferences in damaged scenarios and can be used for evaluating vulnerability-reduction interventions on buildings, urban planning and rescuers’ management strategies. The second case concerns wayfinding systems definition in building heritage (theater). Systems are defined so as to address correct evacuation path choices, by reducing overall risks with no architectural modifications. This issue is considerably significant in these buildings because of preservation principles and minimum intervention criterion. This work was developed in accordance with “TAV-progetto SHELL-O.R.4.4” activities.

Partendo dall'esperienza pluriennale nell'ambito dell'insegnamento dell'italiano L2 in università americane a Roma, si è notata una difficoltà nell'insegnamento della cultura italiana nell'ambito delle lezioni di lingua e cultura italiana. Pertanto, partendo dall'idea che l'apprendimento diventi più efficace e significativo se ancorato ai luoghi, è stato ideato un nuovo strumento didattico digitale gratuito che, utilizzando una mappa di Google, attraverso dei percorsi sia virtuali che reali, proponga un nuovo approccio alla lingua che passi attraverso i suoi artefatti culturali. Esso è stato sperimentato per due semestri alla John Cabot University of Rome in una classe di principianti. I dati raccolti mostrano un miglioramento significativo rispetto alla comprensione degli elementi culturali fondamentali del paese ospitante.

Il processo di trasformazione dei materiali dovuto all’azione del tempo - material aging- è culturalmente ritenuto un fattore indesiderato e nocivo, in particolare quando comporta l’alterazione delle caratteristiche estetiche ed incide sull’integrità della materia. Dalle recenti ricerche sul tema nel campo della semiotica, antropologia, restauro dei beni culturali, oltre che del design, emerge come in realtà il processo di invecchiamento dei materiali possa costituire uno strumento per il design nella misura in cui i segni del “tempo” si fanno veicolo di significati, interloquendo con i fruitori e apportando un rinnovato valore semantico ai materiali. La ricerca proposta intende definire le potenzialità dei processi naturali di biodeterioramento di costituirsi come uno strumento per la progettazione e la realizzazione di Materiali Open-ended, ossia materiali ibridi realizzati in collaborazione con gli organismi viventi responsabili del processo di biodegrado. Tale ibridazione con la componente vivente gli conferisce a questa nuova categoria di Materiali, la capacità di modificare la propria conformazione superficiale a seconda dei singoli contesti d’uso o dei processi di produzione. La ricerca è strutturata in due parti, che rispettivamente riportano i risultati dell’attività di ricerca di tipo teorico e di tipo sperimentale. Il focus della costruzione dell’apparato teorico è stata l’ individuazione degli elementi chiave da poter implementare per innescare un percorso di rivalutazione dei processi di biodeterioramento. Attraverso lo studio del tema e attingendo alle teorie della Users e Material Experience, nonché alle altre discipline che si sono confrontate con il tema, si intende fornire una rilettura del fenomeno dell’invecchiamento dei Materiali, da un punto di vista culturale e progettuale . La prima parte si conclude nel capitolo 4 con la definizione dei Materiali e Produzioni Open-ended, nonché con l’illustrazione delle potenzialità dei processi di biodeterioramento dal punto di vista estetico, narrativo e funzionale. La seconda parte intende fornire indicazioni sulle modalità di progettazione e realizzazione dei materiali e produzioni Open-ended, definendo il nuovo contesto progettuale in cui si inseriscono e fornendo delle Linee Guida per il Design che approccia alla progettazione in collaborazione con gli organismi viventi. L’attività sperimentale, svolta negli spazi del laboratorio di Biotecnologie “Charles Darwin” di Sapienza, e del centro di Ricerca e Servizi Saperi&co, ha validato le Linee Guida individuate attraverso l’applicazione di un processo di Invecchiamento ad opera di un batterio produttore di pigmenti. I risultati ottenuti mostrano le potenzialità dell’applicazione del processo nel settore tessile, in sostituzione dei tradizionali metodi di tintura sintetica. In termini più ampi la ricerca vuole fornire un contributo sul tema della sostenibilità di processi e materiali; dopo la fase di esaltazione delle plastiche negli anni 60, dopo la parabola dei materiali iperfunzionali con apice negli anni 80, la ricerca contemporanea nel campo dei materiali per il progetto sperimenta nuovi paradigmi materici e produttivi basati sul ritorno all’utilizzo di risorse naturali. Col mutare dei processi mutano però anche le performance dei materiali, che aprono a scenari inediti di fruizione, di percezione e di linguaggi, anche desueti, che rendono necessario un ripensamento di alcuni aspetti legati non solo alla progettazione ma anche a pattern di consumo ormai radicati nella società.

This thesis is tracking the design process footprints, from the wide initial scenario of a new combustor design for industrial gas turbines, down to detailed design aspects, passing through sealing system design with turbine nozzle, up to a specific liner cooling architecture and its optimization. Main effort of this job has been focused on the creation of a numerical tool, able, since the early phase of development, to analyze the liner cooling with a one-dimensional conjugate aero-thermal-strain approach: liner cold side heat transfer coefficients in a turbulated forced convection region are iteratively computed updating metal and air temperatures and the deformed geometry of coolant passages from results of a heat balance. Coolant passages, in between the deformed surfaces of liner and baffle, influence the air velocity, changing in turn heat transfer coefficients and coolant pressure losses. The computation of liner and baffle strain has been validated comparing the code results with the ones obtained by a detailed finite element model. Correlations embedded in the code have been calibrated thanks to a comparison with temperatures and pressures experimental measurements, which have been acquired in a full annular rig test campaign. The code has been provided with two additional optimization routines, developed to automatically improve the baffle design for an enhancement of the liners durability, without penalizing engine performance. Maintaining the same coolant pressure losses and minimizing the axial gradients of metal temperature by means of a variable gap baffle geometry, a reduction of thermal induced stresses can be achieved. The reader will follow problems and solutions, sizing criteria and uncertainties estimation of the combustor architecture adopted in the BHGE NovaLT industrial gas turbine class, up to reach the testing phase of the manufactured components and finally the baffle design solution optimization. Reliability of the liner cooling system depends also by the reliability of the leakage prediction across the interface between liners and turbine first stage nozzles. In parallel to the baffle design optimization, studies have been performed on this sealing systems, aimed to increase the reliability of the combustor flow split prediction and to identify areas of improvement of the sealing. The criteria for selection and design of the most suitable sealing system and related durability analyses will be presented, completing the picture of the combustor flow split and synergistically improving the reliability of the liners cooling design presented.

Crisi ambientale e crisi energetica fanno da sfondo ai contemporanei orientamenti della ricerca tecnologica. Tramite azioni e sperimentazioni mirate alla riduzione del consumo di suolo si è spostata l’attenzione sul patrimonio storico esistente, considerato in termini di restauro, recupero, riqualificazione, riuso, riciclo, riqualificazione e rigenerazione, al fine di favorire la valorizzazione nonché la fruizione dello stesso. La progettazione tecnologica ambientale si inserisce all’interno di questo contesto cercando di coniugare qualità architettonica e qualità ambientale, attraverso l’efficientemento energetico, il controllo microclimatico e l’attenzione ai bisogni degli utenti.Partendo dal principio di conservazione delle caratteristiche passive proprie di qualsiasi edificio storico pre - industriale, l’obiettivo è quello di coniugarle in modo consapevole con sistemi attivi in grado di migliorarne le caratteristiche prestazionali, ragionando in funzione del raggiungimento di una condizione ottimale di comfort. L’idea è infatti quella di sviluppare delle strategie di intervento che garantiscano un equilibro tra passato e futuro tenendo ben saldi i principi di adattabilità, compatibilità e reversibilità.Avvalersi del supporto di software di analisi e gestione del progetto permette di ipotizzare eventuali ricadute potenziali legate all’intervento di riqualificazione.Stimare la fattibilità e gli eventuali rischi preventivamente può essere una discriminante quando si operano scelte su un edificio storico custode di identità, memoria e valenze culturali.
The interest for the energy upgrading of historic buildings is a consequence of the energy crisis the world has been suffering for some years. Restoration, recover, reuse, recycle and regeneration of historic buildings is important for the need to reduce the soil consumption and only through the energy efficiency we can improve the comfort standard of the ancient constructions. The idea is join the passive systems of energy storage with the new technologies and the new materials necessary to improve the energy efficiency Using a dynamic simulation software is a possibility to estimate the risks in the interventions of energy efficiency of historic buildings. Itisveryimportant because each historical period produced a specific architecturethat represents a unique experience forthe human history, showing a symbol of differentcultural evolutions and we must to preserve it.

Le nuove tecnologie mobili, smartphone o tablet, sono di utilizzo sempre più frequente all’interno dei musei, tanto d’arte quanto scientifici, anche a fronte di una sempre più esplicita richiesta da parte dei visitatori (Spallazzo 2012). Nei musei scientifici l'uso di questi strumenti si inserisce all’interno dei vari contesti (personale, sociale e fisico) che definiscono la natura dell'esperienza dei visitatori (Falk e Dierking 1992). In più, in apparente contrasto con l'uso personale di tali strumenti, socializzazione e dialogo tra membri di un gruppo paiono proficui per mediare messaggi scientifici complessi (Leinhardt, Crowley e Knutton 2002). Qual è dunque l’applicazione e quali le potenzialità dei dispositivi all’interno di sistemi complessi come i musei scientifici? Per rispondere si sono analizzati tre casi di studio: Key To Nature, Explora MUSE, BioSpot. Il progetto europeo Key To Nature, nato nel 2007 presso l'Università di Trieste e focalizzato inizialmente su piante, riguarda chiavi dicotomiche digitali anche per non esperti costruite con il sistema FRIDA (Martellos, 2010). Dal 2009, il Dipartimento di Scienze della Vita (ex Biologia) dell’Università di Modena e Reggio Emilia realizza chiavi per l’identificazione di insetti per contesti museali ed educativi. Si è così realizzata una chiave dicotomica su afidi per esperti (Homoptera: Aphidoidea), una chiave educativa generica su insetti e una chiave su insetti d'acqua per il Museo di Zoologia e Anatomia Comparata. Si è inoltre avviata un'analisi qualitativa attraverso questionari di apprezzamento e interviste a cittadini, educatori del museo e docenti. Il progetto Explora Muse ha visto la progettazione, realizzazione e analisi di una guida multimediale su tablet grazie alla collaborazione con il MUSE di Trento, Trento Rise e Graffiti. Parallelamente alla costruzione della guida multimediale si è avviato un piano di analisi (in particolare una formative e summative evaluation, Diamond, 1999) per valutare il comportamento con guida dei visitatori all'interno di un museo scientifico. Tre sono state le tipologie d'indagine, sia qualitative che quantitative con statistica dei dati: osservazioni in incognito, tracking e questionario di apprezzamento. I dati sono stati raccolti su visitatori con e senza guida, analizzando holding power, capacità socializzante, lettura dei testi e osservazione dei video sugli schermi fissi. I dati sembrerebbero confermare da un lato un aumento sostanzioso del tempo trascorso all'interno della sala, dall'altro una diminuzione degli scambi tra membri del gruppo e una sostanziale diminuzione di attenzione e di ricerca dei contenuti direttamente dall'exhibit. In ultimo, BioSpot è un progetto di citizen science per lo studio e l'analisi della distribuzione di specie di coccinelle sul territorio, con l'aiuto di cittadini e scuole, finalizzato a definire l'uso di app specifiche, sempre più utilizzate in questi contesti (si veda iNaturalist), prima della realizzazione. Si sono raccolte segnalazioni di specie diverse di coccinelle (Coleoptera: Coccinellidae) e in particolare di Harmonia axyridis grazie al coinvolgimento di trenta classi di scuola primaria e secondaria. L'analisi è stata condotta con questionari in entrata e uscita prima e dopo l'attività collettiva di raccolta e con interviste alle insegnanti per valutare la possibilità di costruire un'app ed esigenze e problematiche da tenere presente durante la progettazione. In conclusione, l'utilizzo di strumenti digitali mobili nelle attività dei musei scientifici, come evidenzia questo lavoro, deve tenere presente la specificità e le esigenze di intrattenimento scientifico dei visitatori. La partecipazione, il dialogo e gli aspetti sociali possono essere dunque valorizzati e non soppressi attraverso un uso attento e intelligente di strumenti di nuova generazione.

L’attività di dottorato si inserisce all’interno di un progetto dell’Università di Siena del 2012 che prevedeva la progettazione e l’implementazione di una piattaforma a supporto dell’attività didattica e dell’attività di orientamento, la progettazione di un format “mobile” (da utilizzarsi per la progettazione del corso), la valutazione dell’apprendimento utilizzando il format progettato, l’implementazione di un corso mobile prototipale. All’interno di questo progetto l’autore: ha collaborato alla progettazione e all’implementazione della piattaforma, ha prodotto diversi contenuti multimediali (attualmente 36 collezioni e 499 contenuti), ha progettato un format per la fruizione di contenuti didattici in mobilità (definito nella tesi format “USiena”), ha analizzato i format utilizzati dalle prime quindici università al mondo presenti su iTunesU, sempre nell’ottica di una fruizione di contenuti in mobilità (definiti nella tesi format “Sparring”), ha prodotto ventinove moduli prototipali (utilizzati nelle sperimentazioni), ha provveduto a valutare l’apprendimento utilizzando il format progettato, comparando l’acquisizione della conoscenza da parte dei discenti sulla base dei vari format analizzati in precedenza (“USiena” vs. “Sparring”).

Nella consapevolezza che nel mondo occidentale è in atto un grande cambiamento nell’ambito economico, sociale, ambientale e tecnologico che coinvolge frontalmente i contesti urbani e territoriali e quindi la pianificazione degli spazi, l’approfondimento di ricerca è rivolto alla necessità di organizzare la costruzione di nuovi strumenti di analisi che permettano di definire l’azione del governo del territorio e che abbia come fine ultimo quello di generare l’incremento del benessere collettivo nei contesti urbani e territoriali. Lo studio si pone all’interno di questo momento storico di “passaggio” e vuole, attraverso uno spirito critico, prendere in considerazione le preoccupanti problematiche del cambiamento climatico, nonchè la crisi economica e sociale, ponendosi come finalità anche quella di suggerire “nuove soluzioni” da avviare per cambiare o quantomeno migliorare il quadro complessivo e di prospettiva in atto, con la convinzione che le dinamiche, il governo del territorio, le città sempre più globali svolgano un ruolo cruciale in questo periodo complesso. Lo strumento con il quale si vuole giungere a questo obiettivo è la costruzione di una Matrice Multifattoriale del Benessere urbano che prende in considerazione la struttura urbana attraverso i suoi sistemi ed è costituita da principi/indicatori urbani di qualità innovativi, da macro-obiettivi e obiettivi più specifici, dalla individuazione delle relative azioni di piano e di progetto, nonché dei costi e benefici economici, sociali e ambientali generati.

La pietra naturale per secoli ha avuto un ruolo centrale nel progetto di architettura ma con la diffusione del calcestruzzo e dell’acciaio è stata impiegata prevalentemente in elementi sottili di rivestimento. Attualmente, però, c’è stata nella cultura architettonica contemporanea una riscoperta della pietra massiva attraverso il recupero e l’attualizzazione della tecnica costruttiva tradizionale della muratura e la diffusione delle tecniche innovative della pietra armata precompressa e dei gabbioni. Molti progettisti sono tornati, infatti, ad impiegare la pietra in spessori rilevanti, spesso in combinazione con altri materiali, per realizzare pareti perimetrali verticali, coperture e strutture in elevazione. Il rinnovamento del linguaggio architettonico è legato al riconoscimento delle potenzialità della pietra massiva connesse a valori espressivi e di sostenibilità economica ed ambientale: l’uso massivo della pietra naturale, infatti, è motivato non solo dall’esigenza di integrarsi con il paesaggio o esprimere l’identità locale ma anche dalla possibilità di realizzare con costi e tempi di costruzione contenuti elementi tecnici durevoli, dotati di elevata inerzia termica, facilmente riciclabili o ottenuti attraverso il recupero o il riciclo di materiale lapideo di scarto. Questo rinnovamento è stato consentito dalle molteplici innovazioni che hanno interessato il settore lapideo. In particolare, la diffusione dei sistemi CAD/CAM/CNC, il passaggio dalla stereotomia alla stereotomia digitale legata anche a software di progettazione parametrica e la disponibilità di programmi di calcolo e di metodi di form-finding basati su modelli digitali e non più su modelli fisici hanno permesso di realizzare prodotti lapidei di forma complessa con tempi e costi di fabbricazione ridotti e di ampliare le possibilità di ricerca formale dei progettisti. La prima parte della ricerca esamina alcuni dei metodi e degli strumenti innovativi che hanno contribuito alla riscoperta della pietra massiva nella cultura architettonica contemporanea e analizza, attraverso il riferimento a casi di studio, i caratteri delle tecniche costruttive della muratura, della pietra armata e dei gabbioni per definire un quadro di riferimento tecnologico-scientifico sui materiali lapidei: vengono messe a sistema, infatti, le conoscenze relative ai materiali lapidei naturali e artificiali (lapidei agglomerati; calcestruzzi realizzati con gli scarti di estrazione o di lavorazione dei lapidei naturali), alle tecniche di lavorazione, ai metodi e agli strumenti di progettazione e ai linguaggi progettuali contemporanei. La seconda e la terza parte della ricerca evidenziano alcune delle potenzialità di involucri lapidei massivi innovativi. La seconda parte della ricerca è dedicata allo studio scientifico-quantitativo dell’importanza dell’inerzia termica del materiale per il miglioramento delle condizioni di comfort termico interno e per la riduzione della domanda energetica degli edifici: attraverso simulazioni dinamiche annuali eseguite su un edificio residenziale di progetto sono stati valutati, infatti, i vantaggi prestazionali connessi con l’adozione, in diverse condizioni climatiche, di involucri massivi innovativi rispetto ad involucri lapidei tradizionali. La terza parte della ricerca, invece, indaga le valenze prestazionali e i caratteri architettonici di involucri edilizi a gabbioni. Attraverso simulazioni dinamiche annuali eseguite sullo stesso modello studiato nella seconda parte della tesi, vengono individuate delle correlazioni tra le principali caratteristiche di involucri multistrato a gabbioni e la prestazione termico-energetica dell’edificio: sulla base delle correlazioni individuate vengono definite delle indicazioni per valutare l’appropriatezza delle scelte compiute in fase di progettazione della soluzione costruttiva al fine di minimizzare la domanda energetica per il riscaldamento e il raffrescamento dell’edificio e migliorare le condizioni di comfort termico interno. Infine, attraverso il riferimento ad architetture contemporanee e l’individuazione di analogie figurative con opere e manufatti realizzati con tecniche costruttive tradizionali, vengono evidenziati i caratteri architettonici di involucri edilizi a gabbioni legati alle possibili tipologie di texture del riempimento litico dei moduli costruttivi e alle specifiche soluzioni progettate per la risoluzione di problemi connessi con l’inserimento di aperture vetrate o di altri materiali di rivestimento e con lo smaltimento dell’acqua piovana.

ENG The present study takes into account both methods and tools which are traditionally used as a support to sustainability-oriented design, such as Life Cycle Design and Life Cycle Assessment, and methods and tools which are deemed promising as the Cradle to Cradle concept, the Product Service System, the Biomimicry (biomimicry), the Social Innovation and the Design Thinking. Some of these tools have been applied over the course of two research projects concerning the design of new models of camper and freezer. A reflection about the methods and the instruments analysed has been made in the end, by integrating them into a hypothetical design flow with the aim of understanding how these do foster the project fertilization. The same action was done for research projects in order to map the design process involved and thus to identify the various contributions given by methods and tools. It is further advanced a hypothesis about how some of these tools can be integrated to facilitate the design flow between multiple participants. ITA Nella ricerca vengono presi in analisi sia i metodi e gli strumenti tradizionalmente usati come supporto alla progettazione orientata alla sostenibilità, come il Life Cycle Design e il Life Cycle Assessment, sia i metodi e gli strumenti ritenuti promettenti, come il concetto di Cradle to Cradle, il Product Service System, la Biomimicry (biomimetica), l’Innovazione sociale e il Design Thinking. Alcuni di questi strumenti sono stati applicati durante due progetti di ricerca che hanno riguardato la progettazione di un nuovo modello di congelatore ed un nuovo modello di camper. Al termine dell’analisi è stata fatta una riflessione sui metodi e gli strumenti analizzati, andandoli ad inserire in un ipotetico flusso progettuale con lo scopo di comprendere come questi favoriscano la fecondazione del progetto. La stessa azione è stata compiuta per i progetti di ricerca al fine di mappare il processo progettuale attuato e quindi individuare i vari contributi dati dai metodi e dagli strumenti. Viene inoltre avanzata un’ipotesi di come alcuni di questi strumenti possono essere integrati per favorire il flusso progettuale tra più attori.