Дисертації з теми "Modellazione informativa"

Il presente lavoro ha come obiettivo quello di dimostrare come il Building Information Modeling può essere utilizzato nell’ambito dell’industria delle costruzioni, inteso come metodo non sostituivo di quello “tradizionale” ma come vantaggio strategico adattabile ad ogni specifico lavoro. Il modello BIM permette di pianificare prima, realizzare durante e controllare poi tutte le fasi lavorative del cantiere, rendendo più efficiente, meno dispersivo ed ordinato l’intero lavoro. Per il caso analizzato, il restauro a seguito del sisma del 2009 della Chiesa di Santa Maria della Consolazione a Picenze (AQ) risalente al 1500, utilizzando il software Autodesk Revit, è stato realizzato un modello 3D dell’edificio, fedele alla realtà, un “digital twin” contenente tutte le informazioni riguardanti le caratteristiche del cantiere, le fasi lavorative, le tipologie di materiali usati, le tempistiche ed i costi sostenuti. Nel presente caso di studio, come primo step sono state inserite le informazioni nel modello 3D, successivamente elaborati dei parametri suddivisi in lavorazioni, cronologia, contabilità e costi, descrizione dei materiali, verbali e SAL. In particolare, l’analisi dei dati del gruppo di “verbali e SAL”, ha consentito di poter collegare i verbali di cantiere in oggetto alle specifiche problematiche riportate in questi, ordinati in tabelle ed abachi in cui sono evidenziate le criticità rilevate. A tal proposito l’elaborato è corredato da immagini catturate durante la modellazione del digital twin nonché da quelle relative all’analisi dei verbali.

Il tema della digitalizzazione del patrimonio culturale si sta affermando nel settore delle costruzioni. Il paradigma dell’Heritage Building Information Modeling (HBIM) è ritenuto uno dei principali motori di questo processo, basato su un approccio che coniuga caratteristiche geometriche dell’edifico con il suo apparato informativo storico, materico, strutturale, energetico, ecc. L’uso di processi digitali avanzati è un’opportunità da sfruttare per permettere una consapevole conservazione dei beni, preservando i valori architettonici e identitari, e favorendone l’adeguamento alle esigenze contemporanee. Processi di modellazione HBIM sono necessari per gestire le informazioni degli edifici storici tutelati, che si trovano frammentate e disperse in archivi. L’adozione di modelli informativi può abilitare l’integrazione con strumenti di Building Performance Simulation (BPS) per conoscere il comportamento prestazionale in termini di sicurezza, sostenibilità e costi di gestione. Seguendo un percorso metodologico, la presente tesi elabora il modello HBIM dell’Istituto di Matematica di Bologna, esempio di architettura moderna, realizzato da Giovanni Michelucci nel 1955. Questo modello è stato strutturato sia per fornire una base documentale del bene, sia per permettere l’integrazione con software di simulazione energetica, al fine di abilitare la verifica prestazionale del sistema di involucro. È stato messo a punto un processo di codifica degli elementi di involucro, con riferimento particolare agli infissi, ipoteticamente estensibile ad altri casi di studio con caratteristiche tipologiche simili. A seguito dell’analisi energetica, l’iter ha portato alla formulazione di ipotesi di intervento di miglioramento prestazionale. Il lavoro si è posto l’obiettivo di costruire un metodo di supporto decisionale finalizzato a dare indicazioni comparative sulle migliori combinazioni di intervento in termini di costi-benefici, basato su procedimenti di ottimizzazione multi-obiettivo.

L’elaborato ha come tema principale la modellazione informativa per lo studio e l’analisi delle architetture storiche, cioè una metodologia che ci permette, partendo da un’analisi approfondita, di comprendere il modo di operare degli architetti delle varie epoche e le loro opere. Questo processo si conclude con la realizzazione di un modello 3D documentale nel quale sono insite tutte le informazioni ricavate dallo studio dell’opera e una ricostruzione digitale della stessa nel suo stato originario. Al fine di raggiungere questo obbiettivo abbiamo studiato le opere di Giuliano da Sangallo in particolare la Basilica di Santa Maria delle Carceri, e la sua facciata incompiuta, proponendo un' attendibile ricostruzione di quest’ultima.

Con l’entrata in vigore del cosiddetto “Decreto BIM”, ovvero il Decreto n.560 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti del 1° dicembre 2017, gli studi professionali si sono trovati a dover affrontare nuove problematiche. Tale decreto, infatti, ha introdotto la graduale obbligatorietà dell’applicazione di metodologie BIM da parte delle stazioni appaltanti negli appalti pubblici. Il presente testo è stato redatto con l’obiettivo di valutare vantaggi e limiti dell’applicazione di un processo BIM al progetto di un ponte. Per farlo è stata applicata la metodologia BIM al progetto del ponte Remorino che verrà realizzato lungo la via Simen a Minusio (Svizzera) con l’obiettivo di ottenere una modellazione conveniente del progetto per ricavare elaborati tecnici e computi metrici veritieri. La prima fase della sperimentazione ha previsto la modellazione BIM del progetto del ponte tramite il software Revit partendo dagli elaborati tecnici che sono stati forniti. Visto l’attuale stato dell’arte, ancora molto arretrato rispetto alle richieste di legge, l’obiettivo è capire se è possibile ottenere un modello BIM corretto e potenzialmente esportabile in un formato aperto o se è necessario fermarsi a un determinato livello di dettaglio. La seconda fase ha previsto lo sfruttamento del modello ottenuto per valutarne l’effettiva utilità. In particolare, sono stati creati elaborati tecnici per esaminare i possibili vantaggi e le differenze rispetto a quelli che si realizzano con Autocad. Per concludere, è stato ricavato anche un computo dei materiali da confrontare con quello effettivo relativo all’opera oggetto della tesi.

Indagine sulla varietà sintattica presente all'interno dei formalismi di specifica della semantica operazionale strutturale (SOS) di linguaggi di programmazione e calcolo di processi. Rassegna di tool di implementazione con attenzione al grado di copertura linguistica.

Le curve B-spline comunemente usate in modellazione geometrica sono costituite da segmenti polinomiali aventi tutti lo stesso grado. Nella pratica, è spesso necessario modellare curve composte da segmenti polinomiali di grado differente. In questi casi l’utilizzo delle curve B-spline classiche complica inutilmente la modellazione ed necessita di informazioni superflue alla descrizione matematica della curva. Le curve MD-Spline (Multi Degree Spline) sono una generalizzazione delle curve B-spline costituite da segmenti polinomiali di gradi differenti. Con le MD-Spline un progettista CAD ha la possibilità di gestire il grado di ogni segmento in maniera indipendente dagli altri e può rappresentare una determinata forma specificando solo le informazioni strettamente necessarie a definirla. La conseguenza è che modellare con curve MD-Spline si rivela più semplice e rapido rispetto a quanto possibile con curve B-spline. La tesi tratta le MD-Spline descrivendone gli aspetti teorici alla base ed i principali algoritmi di modellazione. In particolare il lavoro di tesi ha prodotto il primo software di modellazione con curve MD-Spline.

Nella computer grafica, nell’ambito della modellazione geometrica, si fa uso delle operazioni booleane tra solidi per la manipolazione e la creazione di nuovi oggetti. Queste operazioni, quali unione, intersezione e differenza, vengono applicate alle superfici degli oggetti 3D esattamente come si fa su altri insiemi. In questo modo si riescono ad ottenere nuove forme complesse come combinazione delle altre, che sono in genere più semplici. Ciò che è stato realizzato in questo lavoro di tesi si colloca all’interno di un progetto preesistente, realizzato per consentire la manipolazione di modelli tridimensionali mediante l’utilizzo di operatori booleani: Mesh Glue. In questo lavoro, si è estesa la logica dell’applicazione degli operatori booleani, presente in Mesh Glue, per poter gestire anche scenari con mesh che presentano facce in tangenza. Inoltre, si è inserito Mesh Glue all’interno di un progetto più grande: Mesh Craft. Mesh Craft è un progetto che consiste in un ambiente di modellazione che utilizza come sistema di input il Leap Motion Controller, un dispositivo capace di identificare le dita di una mano e seguirne i movimenti con alta precisione.

Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di implementare uno strumento che consenta di modificare i parametri di simulazione BPSim per i diagrammi BPMN. In particolare, ci si concentra sulla progettazione e implementazione di una modellazione dinamica che non è altro che la struttura dati di una progressive web application in grado di integrare la simulazione BPSim in un diagramma di processo. L'integrazione delle informazioni fornite dalla specifica BPSim nei diagrammi BPMN e quindi consentire la simulazione dei processi è un'attività particolarmente interessante per le aziende, poiché consente di ridurre al minimo i tempi di fornitura di nuovi prodotti e servizi, massimizzare i profitti e minimizzare i rischi. ########################################################### The purpose of this work is to implement a tool which allows editing BPSim simulation parameters for BPMN diagrams. Specifically, this project consists in the design and implementation of a dynamic modeling which is the "database" of a progressive web application that is able to integrate the BPSim simulation to a process diagram. Integrating the information provided by the BPSim specification into BPMN diagrams and therefore allowing the simulation of processes is a particularly interesting activity for companies, since it allows to minimize the times with which new products and services are provided, maximize profits and minimize risks.

I database NoSql oggi sono considerati la strada principale da percorrere per gestire l’archiviazione dei BigData. Il lavoro in questo elaborato propone una gestione dell’archiviazione di dati provenienti da oggetti IoT. Si è ideata, partendo dalla combinazione di due architetture software: publisher-subscriber e client-server, un architettura in grado di archiviare i dati di una rete di sensori. Successivamente, l’architettura è stata messa in pratica in uno scenario d’uso in cui si è progettata una base di dati in Cassandra, distribuita in un cluster di 4 macchine virtuali, per gestire la persistenza dei dati di una rete domestica ZigBee, fatta da sensori che monitoravano la temperatura del laboratori Ranzani, dell’università di Bologna sito in via Ranzani a Bologna. Vengono mostrati i risultati dei test a seguito delle fasi di analisi e progettazione della base di dati.

Nell'ambito delle Service-Oriented Architecture, il linguaggio JOLIE, assieme al suo editor jEye, consentono la realizzazione di orchestratori. Questa tesi realizza (modello e implementazione) il supporto per l'Ambiente Dati

Nell'ultimo ventennio l'impatto delle tecnologie wireless ha rivoluzionato il modo di comunicare. Tuttavia oltre a svariati benefici sono emersi diversi problemi di integrazione e ottimizzazione. Uno tra i protocolli più conosciuto e utilizzato in ambito di comunicazioni di rete, il TCP, viene sempre più spesso usato all'interno di sistemi wireless, per le sue caratteristiche di affidabilità e controllo, senza però fornire supporto specifico. Ciò è materia di forte dibattito e ricerca, che mira a cercare di raffinare le differenti versioni di TCP per renderle wireless-oriented. In questo lavoro si analizzano due varianti di sistema che sfruttano il TCP in scenari di mobilità, una con TCP classico e l'altra con TCP modificato tramite l'aggiunta di un meccanismo di ritrasmissione anticipata, e se ne studiano i vari aspetti e comportamenti, valutandone le prestazioni per mezzo di metodi matematici consolidati in letteratura.

I Transformers hanno raggiunto lo stato dell’arte in qualsiasi ambito del Natural Language Processing (NLP) e del Natural Language Understanding (NLU), in questo lavoro di tesi è stata studiata l’architettura originale e alcune delle migliorie apportate a questa nel corso degli ultimi anni. In una seconda fase è stato studiato un Chat Bot rivoluzionario reso pubblico nel Luglio del 2021, chiamato Blender Bot 2.0. Questo bot di Facebook è sia capace di sfruttare una memoria a lungo termine facilmente estendibile e sostituibile per immagazzinare informazioni sui propri interlocutori e sul mondo esterno, sia di effettuare ricerche online quando posto di fronte a quesiti di cui non è sicuro di conoscere la risposta. Il tutto è stato osservato non solo in termini di qualità dei risultati generati dai modelli, ma anche da un punto di vista di risorse impiegate. L’obiettivo è stato quello di minimizzare il consumo di memoria e il tempo necessario per addestrare i modelli, in modo da poter rendere accessibili le loro abilità su larga scala anche in presenza di hardware economici, diminuendo conseguentemente i costi per chiunque voglia farci affidamento; un grande passo per singoli individui appassionati, ma soprattutto per aziende interessate ad impiegarli in un contesto produttivo.

La pianificazione e la gestione dei processi è diventata un elemento critico a causa della crescente complessità delle attività all’interno delle organizzazioni. Nell’era dell’impresa digitale, la gestione dei processi di businesss viene coadiuvata mediante l’utilizzo di sistemi software che sono in grado di gestire una grande quantità di informazioni ovvero i sistemi BPM. Il Business Performance Management è una disciplina gestionale che si occupa di descrivere e gestire i processi di business di una organizzazione. L’obiettivo della seguente tesi è verificare se il modello del processo realizzato precedentemente all’implementazione del sistema reale possa permettere una più dettagliata analisi del sistema e anticipare relative problematiche che talvolta si evincono solamente durante il mero sviluppo. Inoltre si vuole verificare se il modello realizzato in fase di discussione di un nuovo progetto cliente possa poi migliorare anche lo scambio di informazioni nel team di sviluppo. A supporto di questa tesi è stato sviluppato un caso di studio reale in una società di gestione del risparmio specializzata in fondi di investimento immobiliare. Inizialmente si è proceduto con una prima fase di raccolta dei requisiti dell’applicativo che si è conclusa con la realizzazione dei modelli creati utilizzando due linguaggi che sono il Business Process Model and Notation (BPMN) e il Decision Model and Notation (DMN); il medesimo applicativo è stato successivamente implementato seguendo i modelli realizzati. I tempi globali di sviluppo del sistema e la migliore comprensione del modello da parte del team di sviluppo hanno fatto evincere l’utilità della modellazione a fronte di maggiori giornate uomo. Inoltre è stata riscontata maggiore manutenibilità complessiva del sistema.

Una parte importante della ricerca in Intelligenza Artificiale e guidata dal confronto tra una macchina ed un essere umano nello svolgere un determinato compito. In questa Tesi viene considerata la sfida della risoluzione automatica di giochi matematici. Dopo un'introduzione sulle principali caratteristiche del problema, verranno esaminati i lavori correlati esistenti e i componenti utilizzabili al fine di proporre uno strumento che, a partire da un testo in lingua Italiana, ricavi il modello del quesito in esso descritto.

Il settore delle costruzioni sta oggi attraversando una profonda rivoluzione digitale ed il Building Information Modelling (BIM) è considerato il protagonista di questa trasformazione. L’entrata in vigore del Decreto n.560/17 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti che impone una graduale obbligatorietà delle metodologie BIM negli appalti pubblici, ha indotto nelle aziende un crescente interesse nella realizzazione di cataloghi dei propri prodotti in ambiente BIM. Il presente lavoro di tesi, in seguito ad una prima analisi sui materiali da costruzione BIM presenti sul mercato, propone la digitalizzazione di diversi prodotti ceramici da costruzione, dalle piastrelle di ceramica ai laterizi (blocchi per solai e murature, tegole). La modellazione di questi oggetti, sia dal punto di vista geometrico che da quello del contenuto informativo, è stata svolta utilizzando due software di BIM-authoring tra i più utilizzati nel settore delle costruzioni: Archicad e Revit. Ciò ha permesso di analizzare i punti di forza e di debolezza tipici di ciascun software in ambito di modellazione BIM. È stato ideato un modello esemplare per ogni categoria di prodotto ceramico con lo scopo di rappresentare l’oggetto reale in modo esaustivo. In un’ottica di interoperabilità, i modelli sono stati esportati in formato IFC (Industry Foundation Classes), uno standard internazionale aperto per lo scambio dei dati nel settore dell’edilizia. Altro concetto fondamentale affrontato è il cosiddetto Level of Information Need (LOIN) di recente introduzione all’interno della normativa ISO 19650. Il livello di sviluppo informativo dell’oggetto BIM deve essere riferito al suo uso, in relazione alla fase del processo edilizio e agli attori coinvolti nello scambio informativo. A questo proposito è stato sviluppato un esempio di applicazione del concetto di LOIN, che consente, rispetto al precedente Livello di sviluppo degli oggetti digitali (LOD), una migliore qualità delle informazioni scambiate.

La malattia autoimmune conosciuta come diabete di tipo 1 (T1D) è caratterizzata dalla distruzione delle cellule beta pancreatiche, le quali sono responsabili della produzione di insulina. La conseguente incapacità di produrre insulina è associata a livelli anomali di glucosio. Oltre all'infusione di insulina, la terapia del diabete convenzionale mira a mantenere la glicemia nel range di normalità regolando la dieta e l'attività fisica sulla base di 4-5 misurazioni giornaliere della glicemia (SMBG), ottenute mediante sensori pungidito. Fortunatamente, negli ultimi anni sono stati aperti nuovi scenari nel trattamento del diabete. I sensori di monitoraggio continuo del glucosio (CGM) sono in grado di monitorare la concentrazione di glicemia in modo continuo (cioè con una lettura ogni 1-5 min) per diversi giorni (7-10 giorni consecutivi), consentendo di monitorare la dinamica del glucosio in modo più efficace rispetto ai sensori SMBG. Le pompe portatili per l'infusione sottocutanea continua erogano insulina attraverso un catetere e consentono al paziente di modificare il dosaggio durante il giorno. Un altro promettente progresso è il cosiddetto pancreas artificiale (AP), un sistema che utilizza algoritmi di controllo per modulare automaticamente l'infusione di insulina. Si noti che l'uso combinato di dispositivi CGM, pompe per insulina, AP e applicazioni dedicate ha offerto la possibilità di registrare diversi tipi di informazioni, ad esempio dati di glicemia, insulina, pasti, attività fisica ed eventi quotidiani. Tutte queste serie temporali possono essere utilizzate sia in modo retrospettivo, ad esempio per ottimizzare la terapia di controllo, sia attraverso applicazioni in tempo reale: infatti, la gestione del T1D può essere migliorata da predizioni dei livelli futuri di glucosio e dalla progettazione di specifici sistemi di allarme, attraverso i quali è possibile rilevare e prevenire situazioni critiche. Inoltre, diversi algoritmi di controllo per AP sfruttano i modelli predittivi, incluso l'approccio "model predictive control" (MPC). La componente chiave sia dei sistemi di allarme che dell'AP è il modello utilizzato per descrivere la dinamica del glucosio, che deve essere in grado di affrontare la variabilità inter- e intra-soggetto: la risposta del glucosio all'insulina e al pasto è diversa in ogni persona, e nello stesso paziente cambia nel tempo. Questo problema può essere affrontato imparando e aggiornando i modelli della dinamica glucosio-insulina specifici di ogni paziente. Inoltre, questi ultimi possono essere utilizzati per progettare algoritmi di allerta individualizzati o per personalizzare l'algoritmo di controllo di un AP. Nonostante i vantaggi, gli attuali sistemi AP sono lontani dal soddisfare tutte le aspettative. Una delle richieste degli utenti è di eliminare il conteggio dei carboidrati. In effetti, i sistemi AP commerciali hanno adottato questo conteggio per superare le sfide del controllo postprandiale. Tuttavia, i ritardi tra la traccia CGM e la glicemia reale, oltre alle dinamiche di assorbimento dell'insulina sottocutanea, limitano l'efficacia dell'AP nella compensazione dell'assorbimento del glucosio postprandiale. Nei sistemi AP che richiedono il questo conteggio, ovvero "AP ibridi", gli utenti devono fornire una stima del contenuto del pasto affinché l'AP possa erogare un bolo di insulina pre-pasto. Questo bolo pre-pasto anticipa la necessità di insulina, migliorando così il controllo postprandiale. Tuttavia, il conteggio potrebbe ridurre le prestazioni dell'AP a causa di annunci mancati o ritardati e stime di carboidrati imprecise. Una possibile soluzione è l'uso di algoritmi di rilevamento dei pasti, un passo cruciale verso un “AP completamente automatizzato”. Lo scopo di questa tesi è esplorare e valutare nuove strategie e metodi di predizione per individualizzare e migliorare la gestione del T1D, verso un AP più efficace, personalizzato e completamente automatizzato.
The autoimmune metabolic disease called type 1 diabetes (T1D) is characterized by the destruction of the pancreatic beta-cells, responsible for insulin production. The consequent inability to produce insulin, a crucial hormone in glucose homeostasis, is associated with anomalous blood glucose (BG) levels in the body. Besides insulin infusion, conventional diabetes therapy aims at maintaining glycemia in the normal range by tuning diet and physical activity on the basis of 4-5 daily self-monitoring of blood glucose (SMBG) measurements, obtained by the patient using portable minimally-invasive lancing sensor devices. Fortunately, new scenarios in diabetes treatment have been opened in the last 20 years. Minimally invasive continuous glucose monitoring (CGM) sensors are able to monitor glucose concentration in the subcutis continuously (i.e., with a reading every 1 to 5 min) over several days (7-10 consecutive days), allowing tracking glucose dynamics much more effectively than SMBG. Portable pumps for continuous subcutaneous insulin infusion (CSII) deliver insulin through an intradermal catheter and allow the user to change the dosage during the day. Another promising advancement in T1D management is the so-called artificial pancreas (AP), a system that uses closed-loop control (CLC) algorithms to automatically modulate insulin infusion. Note that the combined use of CGM devices, insulin pumps, AP systems, and dedicated mobile applications brought the possibility of recording different types of information, for instance, CGM data, insulin, meal, physical activity, and self-reported life events. All these glycemia-related time series can be used both retrospectively, e.g., to optimize metabolic control therapy, and in real-time applications: in fact, T1D management can be considerably improved by accurate predictions of future glucose levels and by the design of specific alarm systems through which upcoming critical situations can be detected and prevented. Moreover, several control algorithms for AP leverage predictive models, including the model predictive control (MPC). The key component of both predictive alert systems and AP is the mathematical model used to describe glucose dynamics, which must be able to deal with inter- and intra-subject variability: the glucose response to insulin and meal is different in every person, and even in the same patient changes over time. This issue can be addressed by learning and updating patient-specific models of the glucose-insulin dynamics and using them to design individualized predictive alert algorithms or to personalize the model-based CLC algorithm of an AP system. Despite the many advantages, current AP systems are far from fulfilling all users' expectations. One of AP users' demands is to remove carbohydrate counting. In fact, commercial AP systems have adopted carbohydrate (CHO) counting to overcome the challenges of postprandial control. CGM lags and subcutaneous insulin absorption dynamics limit the AP effectiveness in post-meal glucose absorption compensation. In AP systems requiring CHO counting, i.e., "hybrid AP", users must provide an estimation of the meal CHO content for the AP to deliver a pre-meal insulin bolus. This pre-meal bolus advances the insulin needs to compensate for the glucose rise despite absorption delays, improving postprandial control. However, CHO counting might degrade AP performance due to timing delays, announcement omissions, and inaccurate CHO estimations. In addition, the extra burden on the users constitutes a reason for disconformity with the technology. A possible solution is the use of automated meal detection algorithms, a crucial step towards a "fully-automated AP". The aim of this thesis is to explore and assess new prediction strategies and methods to individualize and to improve the management of T1D, towards a more effective, personalized, and fully-automated AP.

Il Building Information Modelling nasce da un processo di integrazione sostenibile, basato sull'interoperabilità dei processi. La caratteristica vincente è la circolarietà delle informazioni: ogni informazione è gestita come parametro di un ricco e complesso modello parametrico dell'edificio; la geometria, i materiali, i costi ed i tempi sono gestiti come parametri internamente collegati e quindi variabili di uno stesso sistema. Nel caso di beni storici, la maggior parte degli edifici possiede vincoli intrinseci che influenzano tali parametri. I materiali non possono essere scelti liberamente, in quanto parte di un organismo esistente, la geometria dell'edificio è definita e difficilmente sarà variata negli interventi di recupero. Nella presente tesi si applica il metodo CLOUD2FEM al mondo dell'Historic Building Information Modelling (HBIM) concentrandosi sullo studio della Rocca Estense di San Felice sul Panaro, colpita dal sisma dell'Emilia e attualmente inagibile. La procedura CLOUD2FEM permette di trasformare le informazioni ricavate dal laser scanner in mesh chiuse e regolari, generando in modo semi-automatico un modello FEM 3D. Nel caso di costruzioni complesse, la cui geometria non può essere ricondotta a modelli semplificati, è necessario valutare l'attendibilità del modello strutturale. Nel caso in esame, la validazione è stata condotta mediante il confronto del danno rilevato con il danno simulato. La flessibilità del modello permette di aggiungere dettagli inizialmente non rilevati: ogni informazione è inserita nel modello attraverso un parametro differente, al fine di eseguire analisi sullo stato di fatto e su futuri stati di progetto con semplice aggiornamento dei parametri.

La tesi descrive gli aspetti metodologici e processuali sottesi al Building Information Modelling nella realizzazione di un progetto complesso quale la nuova metro di Doha. L’approccio progettuale e costruttivo indagato si basa sulla centralità assunta nell’intero processo dal modello informativo, attraverso l’integrazione e il coordinamento tra le diverse discipline coinvolte (architettura, ingegneria e impianti) e mediante la condivisione delle informazioni in esso contenute tra tutti gli attori coinvolti, dall’ideazione alla realizzazione fino alla futura gestione dell’opera.

La seguente tesi si propone di indagare le potenzialità della metodologia Building Information Modeling (BIM) nell’ambito del progetto delle infrastrutture stradali, analizzando i cambiamenti significativi che sta introducendo e confrontandola con i metodi di progettazione tradizionale. Dopo una descrizione su cosa è il BIM e quali sono le sue caratteristiche, ci si sofferma sui concetti chiave di interoperabilità, scambio dati e livelli di sviluppo. La gestione di progetti a vasta scala, come possono essere quelli legati al territorio e alle infrastrutture in modalità BIM, infatti, non sono di facile gestione. Si deve tener conto di opere che si estendono per diversi chilometri, in maniera georeferenziata e comprendenti anche rilievi territoriali. Secondo questo criterio si utilizza un unico modello virtuale capace di racchiudere in se molte delle possibili informazioni inerenti ai diversi aspetti del progetto. I vari dati possono essere utilizzati per migliorare la cooperazione tra tutti i soggetti coinvolti. Per valutare le potenzialità del BIM nel progetto di un’infrastruttura stradale è stato preso in considerazione un caso di studio reale, ossia il progetto di riqualifica della S.P. 46 Rho-Monza. È stata sviluppata la progettazione stradale relativa allo studio planoaltimetrico di due delle viabilità complanari di progetto, integrata con la progettazione del sistema di smaltimento delle acque di piattaforma. Allo stesso tempo, sono stati realizzati i collegamenti con la viabilità originale, attraverso la modellazione di tre intersezioni a raso a rotatoria e di una delle viabilità interferite con la rete stradale locale. Il confronto con il progetto secondo le modalità tradizionali ha consentito di comprendere la concreta ed effettiva potenzialità che la nuova metodologia di progettazione basata sul Building Information Modeling può apportare nel settore dell’ingegneria e delle costruzioni.

La Bioinformatica è una disciplina scientifica che utilizza gli strumenti comuni al campo dell’informatica quali algoritmi, metodi matematici e stati- stici per analizzare dati di natura biologica. Lo scopo di questa Tesi è quello di fare un’analisi preliminare delle regioni genomiche ROH di individui appartenenti a diverse popolazioni per indivi- duare quelle più frequenti e comuni tra soggetti della stessa popolazione o appartenenti a popolazioni diverse. Le regioni ROH sono parti del DNA che contengono informazioni riguardanti la storia di matrimoni, isolazioni e consanguineità tra i nostri antenati e possono anche essere importanti dal punto di vista medico perché permettono l’individuazione di certe varianti chiamate “recessive”. Abbiamo scelto di analizzare regioni ROH perché sono interessanti per la loro variabilità del punto di vista genetico, ma sono anche comode per estendere lo studio a qualsiasi regione che abbia un’inizio e una fine. Le regioni individuate in questo progetto saranno un punto di partenza per successive analisi di natura genetica. In questa Tesi verranno mostrati contesto scientifico, stato dell'arte, modellazione del problema, implementazione e valutazioni sperimentali.

Per dare supporto al traffico multimediale in una rete totalmente distribuita come le reti ad-hoc, il protocollo MAC deve fornire garanzie di QoS. L'IEEE ha sviluppato un standard per supportare le QoS chiamato 802.11e, facente parte della famiglia 802.11. Per dare supporto al QoS viene proposto un nuovo protocollo chiamato PAB che consiste in un accesso al canale preceduto da una serie di invii di burst, inviati alla stessa frequenza dei dati, che inibiscono la trasmissione di stazioni avente minore priorità. Lo scopo di questo protocollo è fornire servizi QoS, evitare starvation e fornire un accesso equo tra le stazioni.

Virtual sculpting is currently a broadly used modeling metaphor with rising popularity especially in the entertainment industry. While this approach unleashes the artists' inspiration and creativity and leads to wonderfully detailed and artistic 3D models, it has the side effect, purely technical, of producing highly irregular meshes that are not optimal for subsequent processing. Converting an unstructured mesh into a more regular and struc- tured model in an automatic way is a challenging task and still open prob- lem. Since structured meshes are useful in different applications, it is of in- terest to be able to guarantee such property also in scenarios of part based modeling, which aim to build digital objects by composition, instead of modeling them from a scratch. This thesis will present methods for obtaining structured meshes in two different ways. First is presented a coarse quad layout computation method which starts from a triangle mesh and the curve-skeleton of the shape. The second approach allows to build complex shapes by procedural composition of PAM's. Since both quad layouts and PAMs exploit their global struc- ture, similarities between the two will be discussed, especially how their structure has correspondences to the curve-skeleton describing the topology of the shape being represented. Since both the presented methods rely on the information provided by the skeleton, the difficulties of using automat- ically extracted curve-skeletons without processing are discussed, and an interactive tool for user-assisted processing is presented.

L'evoluzione tecnologica e l'utilizzo crescente della computer grafica in diversi settori stanno suscitando l'interesse di sempre più persone verso il mondo della modellazione 3D. I software di modellazione, tuttavia, si presentano spesso inadeguati all'utilizzo da parte di utenti senza esperienza, soprattutto a causa dei comandi di navigazione e modellazione poco intuitivi. Dal punto di vista dell'interazione uomo-computer, questi software devono infatti affrontare un grande ostacolo: il rapporto tra dispositivi di input 2D (come il mouse) e la manipolazione di una scena 3D. Il progetto presentato in questa tesi è un addon per Blender che consente di utilizzare il dispositivo Leap Motion come ausilio alla modellazione di superfici in computer grafica. L'obiettivo di questa tesi è stato quello di progettare e realizzare un'interfaccia user-friendly tra Leap e Blender, in modo da potere utilizzare i sensori del primo per facilitare ed estendere i comandi di navigazione e modellazione del secondo. L'addon realizzato per Blender implementa il concetto di LAM (Leap Aided Modelling: modellazione assistita da Leap), consentendo quindi di estendere le feature di Blender riguardanti la selezione, lo spostamento e la modifica degli oggetti in scena, la manipolazione della vista utente e la modellazione di curve e superfici Non Uniform Rational B-Splines (NURBS). Queste estensioni sono state create per rendere più veloci e semplici le operazioni altrimenti guidate esclusivamente da mouse e tastiera.

Quando si riflette sul concetto di rarità in ambito sanitario, si tende a pensare a un’eventualità remota e riservata a pochi individui. Nel momento in cui questo fenomeno irrompe nella quotidianità di una persona, si realizza come la parola “rara” sia in realtà usata frequentemente in maniera impropria. L’impatto a una diagnosi di malattia rara può dar luogo a una reazione a tratti devastante e inconcepibile, specie sul piano psicologico. La successiva presa di coscienza e la necessità di ricevere informazioni da una società molto spesso non troppo preparata, spingono il soggetto a una ricerca individuale per l’ottenimento di risposte sulla gestione della sua patologia. Allo stato attuale, la reperibilità di questi dati è tutt’altro che semplice a causa delle scarse fonti e della loro disgregazione. Le ultime indagini riconoscono il settore informatico come il principale strumento per l’accesso a tutte le richieste che un malato raro può presentare, tuttavia i progetti oggi disponibili sono incompleti. L’obiettivo di questa tesi è progettare un sistema software capace di supportare un individuo affetto da malattia rara, durante tutto il suo percorso, e realizzare una rete di pazienti in grado di velocizzare il raggiungimento di una soluzione ai quesiti posti quotidianamente da tali persone. Ricordando come per la maggior parte di queste patologie non esista ancora una cura efficace, un’ulteriore esigenza alla quale l’elaborato fa fronte è l’implementazione di apposite funzionalità dedicate ai medici e ai ricercatori. Per affrontare la scarsa attenzione spesso constatata verso i trattamenti di queste malattie, un’ultima caratteristica dell’applicazione riguarda la flessibilità nella gestione di tutti i disturbi (anche quelli meno noti). Partendo da un’iniziale analisi dei requisiti, la tesi affronta lo sviluppo della base di dati, una possibile implementazione cloud, la disamina dei dataset disponibili e la descrizione delle problematiche giuridiche.

Questo elaborato descrive il lavoro di studio e utilizzo di tre software open source per la produzione di una scena 3D. Il suo obiettivo è quello di fornire un esempio di applicazione di tali software in un contesto reale, mostrando un parallelismo tra gli aspetti teorici della computer graphics e le tecnologie open source disponibili per la loro implementazione. In particolare, l'attività di progetto qui descritta è la ricostruzione 3D di un appartamento, sfruttando un software di modellazione gra�fica (Blender), un software per l'elaborazione di mesh 3D (MeshLab) e un software per l'acquisizione di modelli 3D tramite fotogrammetria (Regard3D). L'utilizzo di questi software ha permesso la costruzione della scena 3D, dalla quale in�fine sono stati realizzati alcuni rendering e un video. Il primo capitolo espone ad alto livello il processo di modellazione e resa effettuato per la produzione della scena 3D. Nel secondo capitolo sono descritti gli strumenti software open source utilizzati nel corso di questo lavoro, ossia Regard3D, MeshLab e Blender. Nel terzo capitolo si descrivono e analizzano, quindi, gli algoritmi di computer vision e computer gra�fica che implementano le funzionalità utilizzate per la produzione della scena.

L’interoperabilità tra le differenti piattaforme BIM-oriented è un concetto fondamentale per la collaborazione tra le diverse figure coinvolte nelle fasi di progettazione e gestione di una costruzione; inoltre, a seguito del Decreto Ministeriale n. 560 del 2017 (conosciuto come “decreto BIM”), l’obbligatorietà di eseguire progetti con metodi e strumenti informatici per la gestione delle informazioni è già una realtà. La tesi propone un approccio metodologico volto alla valutazione comparativa tra i differenti metodi di condivisione delle informazioni nel processo edilizio, investigandone i termini operativi esprimibili tra diverse piattaforme di modellazione BIM, tramite il formato di scambio IFC. Questo lavoro di tesi presenta le analisi relative ai criteri, potenzialità e limiti nello scambio informativo tramite modelli digitali espressi nel formato IFC e creati da software di BIM authoring diversi. In particolare, si è studiato come vengono tradotte le informazioni attribuite agli elementi costruttivi, come si configurano le complesse geometrie modellate, quanti e quali elementi vengono correttamente visualizzati graficamente, per consentire uno scambio adeguato e coerente dei dati nel tempo. Per validare il percorso di studio intrapreso, volto a dimostrare come l’interoperabilità degli strumenti sia fondamentale per alimentare un corretto flusso di progetto BIM, si è trattato il caso studio del complesso demaniale in piazza VIII agosto a Bologna, sede del Provveditorato Interregionale per le Opere Pubbliche Lombardia – Emilia-Romagna. In parallelo alla gestione dei dati raccolti per l’edificio nel modello federato multidisciplinare, si è cercato di coniugare l’approccio alla digitalizzazione a tale edificio esistente, affrontando un contesto operativo attuale. In conclusione, si sono evidenziati i grandi vantaggi derivanti dall’adozione di processi di gestione informativa BIM, circostanziandone le attuali criticità ed ipotizzandone gli avanzamenti futuri.

XCModel è un sistema CAD, basato su NURBS, realizzato ed utilizzato in ambiente accademico. È composto da quattro pacchetti per la modellazione 2D, 3D e la resa foto-realistica, ognuno dotato di una propria interfaccia grafica. Questi pacchetti sono in costante evoluzione: sia per le continua evoluzioni dell’hardware che ai cambiamenti degli standard software. Il sistema nel complesso raccoglie la conoscenza e l’esperienza nella modellazione geometrica acquisita nel tempo dai progettisti. XCModel, insieme ai suoi sottosistemi, sono stati progettati per diventare un laboratorio di insegnamento e ricerca utile a sperimentare ed imparare metodi ed algoritmi nella modellazione geometrica e nella visualizzazione grafica. La natura principalmente accademica, e la conseguente funzione divulgativa, hanno richiesto continui aggiornamenti del programma affinché potesse continuare a svolgere la propria funzione nel corso degli anni. La necessità di continuare a ad evolversi, come software didattico, anche con il moderno hardware, è forse il principale motivo della scelta di convertire XCModel a 64 bit; una conversione che ho svolto in questa tesi. Come molte altre applicazioni realizzate a 32 bit, la maggior parte del codice viene eseguito correttamente senza problemi. Vi sono però una serie di problematiche, a volte molto subdole, che emergono durante la migrazione delle applicazioni in generale e di XCModel in particolare. Questa tesi illustra i principali problemi di portabilità riscontrati durante il porting a 64 bit di questo pacchetto seguendo il percorso da me intrapreso: mostrerò gli approcci adottati, i tool utilizzati e gli errori riscontrati.

I sistemi complessi generalmente mostrano comportamenti emergenti dinamici, che non possono essere spiegati da una mera descrizione delle parti che li costituiscono. Tali sistemi sono ubiquitari in contesti sia naturali che artificiali, spaziando dalla biologia alla fisica, dall’ingegneria all’economia, e suscitano l’interesse di molti scienziati appartenenti a diversi campi di ricerca. Per ottenere una più chiara comprensione del loro funzionamento, i sistemi complessi sono studiati tramite l’uso di metodi computazionali, che permettono di riprodurne il comportamento in silico. Di conseguenza, negli ultimi decenni numerosi formalismi matematici sono stati sviluppati per modellare i sistemi complessi, rappresentare diversi aspetti del loro comportamento dinamico e sfruttare i dati quantitative e qualitativi a disposizione riguardo le loro componenti. Lo scopo di questa tesi è mostrare come è possibile sfruttare la logica fuzzy per superare alcune delle limitazioni ancora presenti nella modellazione dei sistemi complessi, ovvero: predire comportamenti dinamici emergenti anche in assenza di informazioni quantitative precise; tener conto della presenza di componenti eterogenee, distribuite su diversi livelli di organizzazione temporale, spaziale e funzionale; colmare il divario esistente tra la modellazione quantitativa e quella qualitativa, in modo da definire modelli ibridi in grado di sfruttare simultaneamente i vantaggi peculiari di ciascun approccio. I nuovi framework di modellazione basati sulla logica fuzzy presentati in questa tesi sono stati utilizzati per analizzare il comportamento di due sistemi reali, nel contesto della biologia cellulare. I risultati dimostrano che i framework sviluppati riproducono il comportamento dei sistemi complessi e valutare la loro risposta alle perturbazioni, anche quando dati quantitativi sono assenti o alcune componenti del sistema non sono completamente caratterizzate. Questi framework potrebbero trovare applicazione in diversi campi di ricerca, comprese, tra gli altri, la biologia, la medicina e la farmacologia, che spesso si trovano ad affrontare sfide di questo genere.
Complex systems typically display emergent dynamic behaviors, which cannot be outlined by a mere description of their constituting parts. Such systems are ubiquitous in natural and artificial settings, ranging from biology and physics, to engineering and economics, and spark the interest of many scientists belonging to different research fields. To gain better insights on their inner working, complex systems are studied by means of computational methods, which allow to model and reproduce their behavior in silico. As a consequence, several mathematical formalisms were developed in the last decades to model complex systems, capture different features of their dynamic behavior, and leverage any available quantitative or qualitative data about their components. The aim of this thesis is to show how fuzzy logic can be exploited to overcome some of the limitations that still affect the modeling of complex systems, namely: predict emergent dynamic behaviors even when there is a lack of precise quantitative information; deal with the presence of heterogeneous systems components, spanning different levels of temporal, spatial of functional organization; bridge the gap between quantitative and qualitative modeling, in order to define hybrid models that can simultaneously exploit the peculiar advantages provided by both approaches. The novel modeling frameworks presented in this thesis based on fuzzy logic have been employed to analyze the behavior of two real world systems, in the context of cellular biology. The results show that the developed frameworks correctly reproduce the behavior of complex systems and assess their response to perturbations, even when quantitative information is missing or some system components are not fully characterized. These frameworks could find applications in several fields, including, but not limited to, biology, medicine and pharmacology, which often face such challenges.

L’utilizzo di processi legati al Building Information Modeling (BIM) è di grande attualità. La sua applicazione a realtà come quella italiana, caratterizzata principalmente da edifici storici e monumentali, è ancora tutta da esplorare. Si vuole quindi proporre un metodo per la realizzazione di modelli BIM del patrimonio storico, ai quali introdurre le informazioni relative allo stato di danno rilevato per la valutazione del rischio sismico. Il processo comincia dallo studio di un rilievo tradizionale, composto da rappresentazioni bidimensionali, nonché dallo studio dell’edificio da documentare, tramite sopralluoghi e ricerca d’archivio. Prosegue con un’analisi di tipo semantico della costruzione, utile a comprendere le componenti da modellare. A questa segue la realizzazione del modello tridimensionale dell’edificio. Parallelamente alla modellazione del fabbricato, si inseriscono all’interno del modello tutte le informazioni rilevate, o già disponibili presso gli archivi delle pubbliche amministrazioni. È in questo modo possibile raccogliere tutte le conoscenze, di qualunque ambito, all’interno del modello. Infine si costruiscono le famiglie necessarie all’inserimento delle lesioni rilevate, rendendo possibile un’analisi più accurata, ed il calcolo dell’indice di vulnerabilità definito dalle linee guida del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti. Il risultato del processo è quindi un modello tridimensionale che raccoglie al suo interno, oltre alle informazioni riguarda la geometria dell’edificio, dettagli riguardo i materiali, i metodi di costruzione, informazioni storiche e riguardo lo stato di danno. Sarà quindi possibile utilizzarlo come “indice” di accesso a tali informazioni; sarà possibile generare la documentazione necessaria (disegni ortografici, assonometrici, tabelle, ecc.) all’analisi e conservazione dell’edificio. Il modello risultante è stato confrontato con la nuvola di punti ottenuta dal rilievo per verificarne la precisione geometrica.

This thesis investigates the potential of generative neural networks to model cognitive processes. In contrast to many popular connectionist models, the computational framework adopted in this research work emphasizes the generative nature of cognition, suggesting that one of the primary goals of cognitive systems is to learn an internal model of the surrounding environment that can be used to infer causes and make predictions about the upcoming sensory information. In particular, we consider a powerful class of recurrent neural networks that learn probabilistic generative models from experience in a completely unsupervised way, by extracting high-order statistical structure from a set of observed variables. Notably, this type of networks can be conveniently formalized within the more general framework of probabilistic graphical models, which provides a unified language to describe both neural networks and structured Bayesian models. Moreover, recent advances allow to extend basic network architectures to build more powerful systems, which exploit multiple processing stages to perform learning and inference over hierarchical models, or which exploit delayed recurrent connections to process sequential information. We argue that these advanced network architectures constitute a promising alternative to the more traditional, feed-forward, supervised neural networks, because they more neatly capture the functional and structural organization of cortical circuits, providing a principled way to combine top-down, high-level contextual information with bottom-up, sensory evidence. We provide empirical support justifying the use of these models by studying how efficient implementations of hierarchical and temporal generative networks can extract information from large datasets containing thousands of patterns. In particular, we perform computational simulations of recognition of handwritten and printed characters belonging to different writing scripts, which are successively combined spatially or temporally in order to build more complex orthographic units such as those constituting English words.
In questa tesi vengono studiati alcuni processi cognitivi utilizzando recenti modelli di reti neurali generative. A differenza della maggior parte dei modelli connessionisti, l’approccio computazionale adottato in questa tesi enfatizza la natura generativa della cognizione, suggerendo che uno degli obiettivi principali dei sistemi cognitivi sia quello di apprendere un modello interno dell’ambiente circostante, che può essere usato per inferire relazioni causali ed effettuare previsioni riguardo all’informazione sensoriale in arrivo. In particolare, viene considerata una potente classe di reti neurali ricorrenti in grado di apprendere modelli generativi probabilistici dall’esperienza, estraendo informazione statistica di ordine superiore da un insieme di variabili in modo totalmente non supervisionato. Questo tipo di reti può essere formalizzato utilizzando la teoria dei modelli grafici probabilistici, che consente di descrivere con lo stesso linguaggio formale sia modelli di reti neurali che modelli Bayesiani strutturati. Inoltre, architetture di rete di base possono essere estese per creare sistemi più sofisticati, sfruttando molteplici livelli di processamento per apprendere modelli generativi gerarchici o sfruttando connessioni ricorrenti direzionate per processare informazione organizzata in sequenze. Riteniamo che queste architetture avanzate costituiscano un’alternativa promettente alle più tradizionali reti neurali supervisionate di tipo feed-forward, perché riproducono più fedelmente l’organizzazione funzionale e strutturale dei circuiti corticali, consentendo di spiegare come l’evidenza sensoriale possa essere effettivamente combinata con informazione contestuale proveniente da connessioni di feedback (“top-down”). Per giustificare l’utilizzo di questo tipo di modelli, in una serie di simulazioni studiamo nel dettaglio come implementazioni efficienti di reti generative gerarchiche e temporali possano estrarre informazione da grandi basi di dati, contenenti migliaia di esempi di training. In particolare, forniamo evidenza empirica relativa al riconoscimento di caratteri stampati e manoscritti appartenenti a diversi sistemi di scrittura, che possono in seguito essere combinati spazialmente o temporalmente per costruire unità ortografiche più complesse come quelle rappresentate dalle parole inglesi.

Technological developments available in the field of the Scientific Documentation, have given great new opportunities not only for the general subject of the Survey of the Architecture, but especially in the Cultural Heritage Survey field. New technologies have improved specific methodologies for the acquisition of information relating to the object of investigation, it represents the acquisition phase of the metrical information, and also they have given an important improvement related to the question of the representation and dissemination. This Ph.D. work thesis proposes, on the basis of many experiences developed during the Ph.D. course, thanks to the participation in many research activities of the Laboratory of Survey and of the Joint Laboratory LS3D of the University of Florence, to address and investigate through the problems related to the use digital photogrammetry and laser scanning methods for applications in the specific field of Cultural Heritage, trying to solve the main problems related to the representation techniques and linked to the use of digital systems for archive data. The research is strictly experimental and based on direct experiences and experimentations. That’s the reason why one of the primary need was to collect real study cases on which test and improve technical approaches and methodologies. At the same time it was important to emphasize that the scientific field of the Survey of the Architecture presents its own characteristics and peculiarities and it cannot hardly be approached with conventional schemes and standardized methodologies. Problems emerged during the research phases have addressed and helped the research, pushing the scientific activities in deep. The experiences performed has showed that the field of Cultural Heritage is perhaps the most emblematic in terms of presence of numerous potential available today thanks to the presence of detection technologies, and especially thanks to the possibilities offered by an integrated, multidisciplinary approach with sophisticated and different technologies. For this reason were highlighted several aspects carried out in archaeological contexts, describing the methodological approach adopted in many works. In this field usually it’s necessary to use different integrated techniques in order to rigorously implement a multiscale survey that starts from the huge metric scale of the territory, through the archaeological site “medium” metric scale until the detailed an singular excavation, down to the individual findings. This approach is characterized by having all the data and the related processing in a single, well-defined reference system. Through this constant exercise, the attention can be focused on the analysis of the two techniques which are today the most used: photogrammetry and the digital and terrestrial laser scanning methods. The thesis structure follows the classic stages of the process that from the survey lead to the representation and to the generation of the final outputs; the second and the third chapters, geared to the acquisition of the metric data, concerning the acquisition methods with laser systems and the acquisition through digital sensors; during the first chapters there are described the methodological and technical-operational characteristics and related issues of the two main survey techniques. The fourth chapter is devoted, through the illustration of the selected case studies, to the problem of two-dimensional vector and raster representation systems; the fifth chapter aims to present, through the previously illustrated case studies, an overview of the possibilities offered by modern technologies for photo-realistic three-dimensional representation, generated either from photogrammetric data, both from the laser scanner data directly and indirectly through nurbs modeling. The final part of the thesis concerns the output and in particular the systematization of the acquired and processed data for any further use. In fact, borrowing the concept of ‘smart city’, theorized over a decade ago by William J. Mitchell, the possibility to have and manage informations with digital systems allows to take advantage with the ability to integrate informations and processes quickly in a single instrument, and they can then readily make available to the end user; however, this implies a careful design of the database structure that contains the information itself. In the final part of this work is treated the problematic of the storage procedure, related to the use of the metric data that, starting from the construction of a system of three-dimensional models capable of returning scientifically correct information and re-usable also for management purposes, becomes a kind of object container real that appears completely virtual. This is not meant to be a duplicate of the reality but a system that enriched with new meanings the model itself. 3D models then are not thought of as “isolated systems”, as a pure object that might remain identical to itself over time, but they constitute a collection of digital three-dimensional models designed as an “evolving dynamic systems”, able not only to set the date, but also able to be an effective tool for the future management thanks to the return of the geometrical shape, their own materiality, in addition to being a cognitive architectural system within a georeferenced information system created for the object of the investigation. With this kind of operative system this scientific approach will be applied to an historical town center, to an archaeological site or definitely to a Cultural Architectural Heritage. Gli sviluppi tecnologici messi a disposizione nel campo della documentazione, danno notevoli opportunità per il rilevamento dell’Architettura e soprattutto per il rilievo nel settore dei Beni Culturali, sia per quanto riguarda l’acquisizione delle informazioni riferite all’oggetto d’indagine, cioè la fase di acquisizione del dato metrico, sia per quanto riguarda la questione della rappresentazione e divulgazione. Lo studio oggetto della presente tesi si propone, sulla base di numerose esperienze maturate nel corso del Dottorato e partecipando alle attività del Laboratorio di Rilievo e dal Laboratorio Congiunto LS3D dell’Università di Firenze, di affrontare e approfondire, oltre che le problematiche connesse all’utilizzo della fotogrammetria digitale e del laser a scansione terrestre per applicazioni nell’ambito dei Beni Culturali, le problematiche inerenti la rappresentazione, la fruizione e l’archiviazione dei dati digitali. La ricerca condotta è prettamente applicata, quindi è stata primaria l’esigenza di avere a disposizione reali casi di studio su cui sperimentare le tecniche di interesse; è però importante sottolineare che questo è un campo in cui ogni esperienza presenta proprie caratteristiche e peculiarità e difficilmente può essere affrontata con schemi convenzionali e metodologie standardizzate; le problematiche emerse hanno di volta in volta indirizzato e spinto la ricerca all’approfondimento di certi aspetti piuttosto che altri. A tal proposito è stato evidenziato dalle esperienze effettuate che il campo dei Beni Culturali è forse il più emblematico delle potenzialità oggi disponibili dalle tecnologie di rilevamento, e soprattutto dalle possibilità offerte da un approccio integrato e multidisciplinare di tecniche e tecnologie diverse; per questo si è voluto sottolineare questo aspetto, descrivendo l’approccio metodologico adottato in molti lavori in contesto archeologico. In questo settore si presenta generalmente l’esigenza dell’utilizzo di diverse tecniche integrate tra loro allo scopo di realizzare in modo rigoroso un rilievo multiscala che a partire dal territorio, passa alla scala del sito archeologico e degli scavi, ed arriva fino al singolo reperto; questo approccio è caratterizzato dall’avere tutti i dati e le relative elaborazioni in un unico e ben definito sistema di riferimento. In questa chiave di lettura l’attenzione si è poi focalizzata sulle due tecniche che rivestono oggi nel settore in esame il maggiore interesse, cioè la fotogrammetria digitale e il laser a scansione terrestre. La struttura della tesi segue le fasi classiche del processo che a partire dal rilievo porta alla rappresentazione ed alla generazione dei prodotti finali; il secondo ed il terzo capitolo, incentrati sull’acquisizione del dato metrico, riguardano da un lato l’acquisizione mediante sistemi laser e dall’altro l’acquisizione mediante i sensori digitali; sempre nei primi capitoli vengono descritte le caratteristiche metodologiche e tecnico-operative e le relative problematiche delle due tipologie di rilievo. Il capitolo quattro è dedicato, attraverso l’illustrazione dei casi studio selezionati, al problema della rappresentazione bidimensionale vettoriale e raster, il quinto capitolo ha l’obiettivo di presentare, attraverso i casi studio precedentemente illustrati, un quadro generale delle possibilità offerte dalle moderne tecnologie per la rappresentazione tridimensionale fotorealistica, generata a partire sia da dati fotogrammetrici, sia da dati laser, in maniera diretta e in maniera indiretta attraverso la modellazione nurbs. La parte finale della tesi riguarda l’output ed in particolare l’archiviazione e la sistematizzazione dei dati acquisiti ed elaborati, per eventuali ulteriori utilizzi. Infatti, prendendo in prestito il concetto di ‘smartcity’, teorizzato oltre un decennio fa da William J. Mitchell, disporre di contenuti in forma digitale permette di trarre vantaggi dalla possibilità di integrare informazioni e processi rapidamente in un unico strumento e poterli poi facilmente rendere accessibili al fruitore finale; tuttavia questo implica una progettazione accurata della struttura del database che contiene l’informazione stessa. In questa ultima parte viene trattata la problematica dell’archiviazione in funzione della fruizione del dato metrico che, partendo dalla costruzione di un sistema di modelli tridimensionali capaci di restituire informazioni scientificamente corrette e riutilizzabili anche per scopi gestionali, diventa una sorta di contenitore dell’oggetto reale che qui appare completamente virtuale. Questo non vuole essere un duplicato del reale ma un sistema che arricchisce di nuovi significati il modello stesso. I modelli poi non sono pensati come sistemi isolati, alla stregua di un oggetto puro destinato a rimanere identico a se stesso nel tempo, ma costituiscono una collezione di modelli tridimensionali digitali pensata come un sistema in evoluzione, capace non solo di fissare l’oggi, ma anche di essere strumento efficace per la gestione futura grazie alla restituzione della conformazione geometrica, della matericità del quale è costituita, oltre ad essere sistema conoscitivo architettonico georeferenziato all’interno di un sistema informativo creato per l’oggetto stesso dell’indagine, sia questo un centro storico, un sito archeologico o un bene culturale del patrimonio architettonico.

La tesi affronta il tema dei sistemi GIS 3D finalizzati alla gestione, rappresentazione e tutela della città. Propone inoltre un software GIS 3D programmato ex novo e finalizzato alla gestione di contesti urbani di valore storico.

La modellazione virtuale 3D di qualsiasi artefatto implica la composizione organizzata di elementi digitali. Questo processo è comune a qualsiasi processo di modellazione 3D ma, applicato ai sistemi BIM, mostra una buona corrispondenza nei processi di costruzione tra il mondo virtuale e quello reale. Ogni edificio, infatti, può essere considerato come un insieme coordinato di semplici elementi tecnologici, collegati tra loro da logiche progettuali e tecniche costruttive; così anche gli edifici esistenti possono essere destrutturati in elementi ricorrenti, soprattutto se le operazioni di rilievo architettonico rivelano la regolarità di alcuni schemi geometrici. La ricerca indaga la possibilità di definire una precisa metodologia applicativa del Building Information Modeling al patrimonio costruito storico, riflettendo sulle potenzialità e sulle problematiche che il processo può avere in questo specifico campo di applicazione. L'approccio HBIM muove da un rilievo integrato, secondo le cosiddette tecniche scan-to-BIM, che consentono l'importazione della nuvola di punti all'interno del software di modellazione parametrica. Fase cruciale nella modellazione dell'antico è la definizione di un processo metodologico basato sull'individuazione degli elementi architettonici e un'attenta pianificazione della loro trasposizione in oggetti parametrici; la strutturazione semantica degli elementi compositivi rappresenta il passaggio interpretativo che l'operatore è chiamato a compiere. In questo quadro, lo studio presenta l'applicazione di queste riflessioni al Battistero di San Giovanni a Firenze, che diviene il caso studio. Attraverso la modellazione del monumento, rilevante dal punto di vista storico e per le sue particolari caratteristiche stilistiche e geometriche, la ricerca si concentra sulla definizione di una strategia valida e coerente per l'implementazione dei sistemi HBIM, sulle specifiche tecniche e terminologiche, su potenzialità, criticità e obiettivi dei modelli parametrici per il costruito storico.

Questo studio è stato svolto in collaborazione con il gruppo GEMS del CRS4, all’interno delle attività inerenti il Progetto Laboratorio Avanzato per la Progettazione e Simulazione sul Calcolatore
La rapresentazione volumetrica e' un importante schema di rappresentazione di modelli geometrici solidi. Questo lavoro illustra l'analisi e lo sviluppo di una libreria di componenti per la rappresentazione e la visualizzazione di dati volumetrici, chiamata GVol, orientata alla prototipazione rapida di applicazioni software general-purpose e all'ottimizzazione delle loro prestazioni. I settori applicativi di riferimento sono l'analisi e non distruttiva di materiali e le applicazione nel settore bio-medicale.
Inedito