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Incremental Linearization for Satisfiability and Verification Modulo Nonlinear Arithmetic and Transcendental Functions
No full textSatisfiability Modulo Theories (SMT) is the problem of deciding the satisfiability of a first-order formula with respect to some theory or combination of theories; Verification Modulo Theories (VMT) is the problem of analyzing the reachability for transition systems represented in terms of SMT formulae. In this thesis, we tackle the problems of SMT and VMT over the theories of polynomials over the reals (NRA), over the integers (NIA), and of NRA augmented with transcendental functions (NTA).
We propose a new abstraction-refinement approach called Incremental Linearization. The idea is to abstract nonlinear multiplication and transcendental functions as uninterpreted functions in an abstract domain limited to linear arithmetic with uninterpreted functions. The uninterpreted functions are incrementally axiomatized by means of upper- and lower-bounding piecewise-linear constraints. In the case of transcendental functions, particular care is required to ensure the soundness of the abstraction. The method has been implemented in the MathSAT SMT solver, and in the nuXmv VMT model checker. An extensive experimental evaluation on a wide set of benchmarks from verification and mathematics demonstrates the generality and the effectiveness of our approach. Moreover, the proposed technique is an enabler for the (nonlinear) VMT problems arising in practical scenarios with design environments such as Simulink. This capability has been achieved by integrating nuXmv with Simulink using a compilation-based approach and is evaluated on an
industrial-level case study
Il dispositivo della solidarietà nella responsabilità civile tra tendenze espansive e nuovi impieghi limitativi
Full text linkLa solidarietà trova la sua base giuridica nella Costituzione, all’art. 2, che così recita: “La Repubblica riconosce e garantisce i diritti inviolabili dell’uomo, sia come singolo, sia nelle formazioni sociali ove si svolge la sua personalità, e richiede l’6adempimento dei doveri inderogabili di solidarietà politica, economica e sociale”. Pur volendo leggere testualmente ed “univocamente” il significato di solidarietà proclamato dalla Carta Fondamentale, si comprende come in verità il termine, più che univoco, sia polimorfo, caratteristica che nel tempo ha reso la solidarietà per così dire “dinamica”.
È come se taluni istituti giuridici, grazie alla loro radice solidaristica, avessero potuto evolversi nel tempo anche in significati ed effetti opposti rispetto a quelli originari, pur a fronte di una solidarietà che, che seppur rimasta letteralmente invariata nel tempo, è stata capace di sospingere il sistema in direzioni differenti e talvolta, appunto, opposte. In altre parole, la solidarietà è stata capace di sprigionare diversi significati, facendosi essa stessa motrice dell’evoluzione di taluni istituti giuridici che ancora oggi continuano ad essere ricondotti all’art. 2 Cost., ma sotto una diversa luce. Ecco che nell’accostarsi alla solidarietà è necessario guardare ad essa per il significato che essa oggi riveste, consci del fatto che questo significato racchiude la storia passata di questo principio, e consci altrettanto del fatto che il principio influenzerà la storia futura di numerosi istituti, che pur conservando la loro origine solidaristica, perderanno in parte l’originario significato, mettendo così in luce e confermando la polisemia sottesa all’art. 2 Cost.
Si consideri, a grandi linee, una serie di istituti che hanno ormai perso la loro originaria connotazione solidaristica: ne è esempio il concetto stesso di “famiglia”, in origine intesa quale “società naturale”, ex art. 29 Cost., oggi in certi casi considerata un semplice aggregato sociale minimo nel quale tutelare la privacy ovvero la “tranquillità” degli individui che di esso sono parte. La stessa Carta di Nizza rinuncia a definire la famiglia, per sancire solo il diritto di sposarsi e di “formare una famiglia”.
Lo stesso diritto dei contratti scorge nel dovere di buona fede integrativa l’influenza della solidarietà, atta a “costringere” la parte ad obblighi di rinegoziare, in nome proprio di quella solidarietà che se ne predica a fondamento della poc’anzi menzionata clausola generale.
Ancora, la responsabilità civile sembra far emergere un’allocazione del danno che segue anziché l’ingiustizia vera e propria, nel suo significato tecnico – giuridico, un criterio di analisi economica del diritto, volto non già a riparare, bensì a traslare il costo economico (ovvero i rischi economici) sottesi ai vincoli giuridici.
È facile allora comprendere la polisemia della solidarietà nell’incipit evidenziata, che sembra muoversi verso direzioni opposte e talvolta contraddittorie: è proprio questa contraddittorietà che si evidenzia nella trattazione. Lo spirito dell’indagine è infatti quello di guardare al fenomeno non già con la lente di ingrandimento focalizzata sul singolo istituto, ma piuttosto far emergere, mediante l’analisi dei singoli istituti giuridici che hanno visto l’evoluzione poc’anzi descritta, delle vere e proprie tendenze di sistema.
L’ipotesi è quella di portare alla luce come la solidarietà, paradossalmente, sia stata all’origine di una “tendenza espansiva” del sistema risarcitorio, e pur a fronte della medesima base giuridica, oggi sia motore di un’opposta “tendenza contenitiva”.
Di qui la necessità di scandagliare la reale portata della solidarietà.
Per indagarne il concetto, bisogna risalire a tempi molto antichi. Eessa è spesso rivendicata dal Cristianesimo che ne ha fatto un tassello della propria religione, nell’accezione più precisa di “carità”. Nell’Esodo, Libro VI della Bibbia si parla dell’aiuto che Jahvè dona al popolo eletto per superare gli stenti del viaggio dopo la fuga dall’Egitto. Questo riceveva ogni giorno la “manna”, il pane degli angeli che proveniva dal cielo. Gli stessi giuristi medievali conoscevano la solidarietà (attiva e passiva) tra debitori e creditori.
Del resto non si può sottacere che il concetto di solidarietà abbia origine antiche, in sintonia con i concetti del fenomeno religioso. Si pensi ai concetti di humanitas, pietas, clementia, o ancora “agàpe” ossia “cura dell’altro per l’altro”, la fratellanza”, cioè il “rispetto per l’altro, per definizione uguale”, o ancora la “carità”, intesa quale “servizio a favore degli altri”, che anticipa il moderno concetto di solidarietà, intesa quale l’assumere come proprio l’interesse di un terzo.
Tra il ‘500 ed il ‘600 si parla di solidarietà intesa quale uguaglianza di tutti gli uomini, per loro natura, ovvero per volontà divina, e se qualcuno era più ricco tra gli uomini, avrebbe dovuto mettere a disposizione dei più poveri questa ricchezza, al fine di soddisfare le esigenze altrui. Si pensi al noto filosofo Jhon Loke che nel suo primo Trattato sul Governo accosta al concetto di solidarietà quello di carità, predicando che “Dio non lascia un uomo alla mercé di un altro, al punto che questi possa, volendo, farlo morire di fame. Dio […] non ha dato a nessuno dei suoi figli una tale proprietà sulla sua particolare porzione di beni di questo mondo, egli ha dato pure al suo fratello bisognoso un diritto di sovrappiù dei suoi beni; così che ciò non possa essergli giustamente negato, quando i suoi urgenti bisogni lo richiedano”.
Per citare il pensiero di Rodotà, innanzi a tale affermazione di Loke, si evidenzia come “Siamo di fronte a un dilatarsi dell’orizzonte, soprattutto rispetto alle parole di Loke, che riferiscono i doveri della ricchezza, e quindi il limite morale di quest’ultima, ai soli casi in cui la carità consente ad ogni uomo di accedere a quella parte di ricchezza altrui che sia necessaria per permettergli di sfuggire ad una situazione di estremo bisogno, alla mancanza di qualsiasi mezzo di sussistenza”. Ecco che se ne percepisce, dietro al concetto di carità, quello di solidarietà dell’uomo verso l’altro uomo, quel sentimento di pietas che lo stesso Cristianesimo predicava con forza, o ancora quel sentimento di fratellanza che dovrebbe caratterizzare le relazioni umane.
Ed invero, questo concetto di fratellanza è alla base della “solidarietà illuministica”, seppure con una diversa accezione, e trova origine nella Dichiarazione dei diritti dell’uomo e del cittadino” del 1789. La solidarietà nasce infatti nel sistema Francese, ed esso viene comparativamente analizzato nel percorrere la trattazione, al fine di verificare se e quali analogie e differenze vi siano rispetto al nostro sistema.
Essa origina da un concetto di fraternité che a sua volta si correla ad obblighi di liberté ed egalité. Se tuttavia la libertà e l’eguaglianza si esplicano subito in modo tangibile, basti considerare la libertà religiosa ed economica, e l’eguaglianza civile, tutt’altro si può dire per la fraternité, intesa non quale “fratellanza civile”, ma come mero atteggiamento mentale, privo di concrete e tangibili esperienze. Ecco il paragone con la fratellanza cristiana, ossia quella di tutti gli uomini in Cristo, poi scardinata dall’individualismo del Bill of Rights del 1776 che pone l’uomo al di fuori della solidarietà, proprio per fargli esercitare il diritto di proprietà sulla propria persona. Il concetto stesso di proprietà, a ben vedere, si pone in netta antitesi con lo spirito solidaristico, garantendo appunto al proprietario il diritto di escludere altri dal godimento di quel bene. È quindi esattamente un’accezione opposta a quella di fratellanza cristiana.
Con l’ingresso nella storia italiana, la fraternité francese viene sostituita con la parola “democrazia” sino ad arrivare alla “solidarietà corporativa” che si è affermata nel corso del Secolo scorso, e che ha influenzato lo stesso Codice del 1942. Il dovere di solidarietà corporativa nasce dal “fatto di sentirsi membri, con pari dignità morale, di quel grande organismo che è la società nazionale”, che i civilisti hanno poi inteso come subordinazione dell’interesse del singolo alla società nazionale.
Del resto nel ‘900 si sviluppa un concetto di solidarietà tutta politica, è la solidarietà delle nazioni di fronte alla guerra, l’aiuto reciproco nei conflitti armati e nelle calamità naturali che colpiscano uno degli Stati membri, che ancora oggi troviamo quale principio cardine in alcune fonti sovranazionali. Difatti, il concetto stesso di solidarietà di fronte alle calamità naturali, è quello che connota la Costituzione francese del 1946, inteso appunto come uguaglianza di fronte a eventi suscettibili di scuotere la collettività nazionale.
È del tutto evidente quindi l’allontanarsi di questo concetto di solidarietà, rispetto a quello originario della Rivoluzione Francese, oggi sempre più volta verso il significato dell’essere giudici di sé stessi. Si passa da una solidarietà “sociale” ad una solidarietà “individuale”: la si invoca per imporre obblighi ai consociati anziché per tutelarne a pieno i loro diritti. È una solidarietà che permette al singolo di auto - crearsi diritti (si pensi all’obbligo di rinegoziare un contratto divenuto squilibrato grazie alla buna fede integrativa di matrice solidaristica), ovvero di auto – creare degli obblighi di “sopportare una parte del danno” derivante da un fatto illecito, anziché tutelarne il principio di integrale riparazione, secondo quanto espressamente sancito nella recente sentenza della Corte Costituzionale sulle lesioni micro permanenti. È evidente che il sistema si trovi di fronte ad un corto circuito, nel quale la tutela del singolo, di fronte ad una scarsità di risorse, viene subordinata all’interesse del sistema, che impone di fargli sopportare solidaristicamente una parte di pregiudizio, pena il suo collasso: si pensi alla materia assicurativa.
Una solidarietà, poi, che viene in qualche modo rivista e rivisitata nel suo significato, a seconda delle utilità che di volta in volta si vogliono perseguire. Si consideri il caso delle ONLUS, in cui si richiama la solidarietà al solo fine di giustificare un regime fiscale privilegiato, sulla scorta del fatto (forse solo apparente in taluni casi) che queste svolgono attività socialmente utili, che possono solo vagamente ricondursi al concetto di solidarietà.
Se poi la si analizza all’interno della nostra Carta Fondamentale, si trae conferma del suo carattere polimorfo: la solidarietà nella dignità della persona umana, all’interno delle formazioni sociali dove si svolge la personalità, l’eguaglianza sostanziale tra gli individui, la concezione di “famiglia come società naturale”, la funzione sociale della proprietà nonché l’utilità a fini sociali dell’attività economica privata, che permea lo stesso concetto originario di causa del contratto, e dunque pone un vaglio alla libertà negoziale dei consociati. Ne consegue che il principio di solidarietà non può che essere il principio fondante della convivenza all’interno dello stato democratico.
Sembra allora profetica la profezia di Luigi Mengoni, secondo il quale “sul concetto di solidarietà, la riflessione è appena agli inizi”. Invero, al progressivo smantellamento della solidarietà organizzata non corrisponde, almeno in Europa, un parallelo affievolimento dello spirito di fratellanza, soprattutto di fronte alle calamità naturali dei giorni nostri: è questa infatti la solidarietà proclamata nel Preambolo della Costituzione Francese del 1946. La stessa Dichiarazione dei diritti dell’uomo, all’art. 19 sancisce infatti che “tutti gli esseri umani [devono] agire gli uni verso gli altri in spirito di fratellanza”. Sembra così che qualcosa della primordiale solidarietà sia tuttavia rimasto.
E allora, la polimorfia della solidarietà, si comprende, domina tanto i momenti di sviluppo della società, tanto i momenti di crisi, e talvolta, parallelamente alla crisi della società, si scorge la crisi del concetto stesso di solidarietà.
Di fronte a questa “crisi” del concetto, nasce la curiosità di indagare dapprima il suo significato storico – costituzionale, e successivamente come essa si sia evoluta nel suo significato e soprattutto come abbia influito sui vari istituti della Responsabilità Civile. Ed allora, pur intravedendo una crisi del concetto di solidarietà, ciò non dovrebbe esimere dall’indagare la portata e l’influenza che nonostante la crisi essa continua ad esercitare sugli istituti giuridici che direttamente o indirettamente la richiamano.
Per citare ancora una volta Rodotà, più attuale che mai in anni di “crisi” sociale e politica che accompagnano o determinano la crisi del concetto di solidarietà, vale la pena riportarne un passo significativo, ove l’Autore così si esprime:
“La vicenda storica della solidarietà conosce molti momenti di difficoltà, e persino di eclisse, che tuttavia non consentono di ignorare un altro dato di realtà, rappresentato proprio dal fatto che il permanere della possibilità di riferirsi alla solidarietà come principio fondativo ha mantenuto nei diversi sistemi una benefica tensione, che continuamente ci ricorda l’irriducibilità del mondo alla sola dimensione del mercato. La crisi «effettuale» della solidarietà non esonera dall’obbligo di misurarsi con i temi che essa ha posto, divenuti socialmente più brucianti e che, proprio per questa ragione, esigono una riflessione che tenga viva la consapevolezza della necessità di considerare la solidarietà come una categoria che può essere fattualmente negata, ma che tuttavia permane come riferimento forte, e obbligante, per un diverso agire politico e istituzionale. Come è stato più volte osservato, principi prima affidati solo alla forza della morale o all’azione politica hanno oggi lo statuto di norme giuridiche e, per questa ragione, possono e debbono essere «presi sul serio». La critica sbrigativa della esistenza di principi e norme contraddetti da pratiche che in concreto li ignorano o li violano, e che spesso sfocia in una ingannevole riproposizione dell’«autonomia del politico», trascura proprio il dato non soltanto simbolico del passaggio nella sfera del giuridico di principi che, per questo solo fatto, rafforzano la politica, fornendole strumenti che ne dilatano e legittimano le possibilità di azione”.
Ecco allora l’obiettivo della ricerca: capire come la solidarietà si sia mossa e si stia muovendo tra gli istituti giuridici per comprenderne gli effetti prodotti. In particolare, L’indagine intende verificare l’influenza del principio di solidarietà in un particolare ambito, che è quello del sistema della responsabilità civile, ed in particolare l’ambito aquiliano, pur nella consapevolezza che l’art. 2 della Costituzione manifesta i suoi effetti anche nelle relazioni contrattuali, operando, il più delle volte, a monte del principio di buona fede, del quale sfrutta la portata integrativa del vincolo obbligatorio, per determinare nuovi e ulteriori obblighi rispetto a quelli esplicitamente assunti dalle parti.
Nell’intera analisi, ci si propone di fotografare come la giurisprudenza vada oltre il dato normativo codificato nella legge ordinaria, legittimando un “diritto vivente” mediante il richiamo all’art. 2 Cost., e dunque immettendo scelte innovative, talvolta estranee alla portata precettiva della legge, o per lo meno con essa in tensione.
Tale processo si svolge e si fonda proprio sul richiamo a questo valore fondamentale iscritto nella Costituzione, che fa operare una norma sovra-ordinata rispetto a quella sotto ordinata. Vi è sottesa l’idea che un’interpretazione della legge “costituzionalmente orientata” possa di fatto adattare un sistema rigido al caso concreto, al prezzo del travalicamento dei limiti formali che la legge ordinaria imporrebbe di considerare nel processo interpretativo che dovrebbe presiedere (e precedere) la sua applicazione. Di qui l’interrogativo circa la reale portata dell’art. 101 della Cost.: il vincolo del giudice alla legge potrebbe riferirsi al diritto vivente, non solo a quello positivizzato nel testo scritto.
Le conseguenze dell’operare dell’art. 2 Cost., come principio cardine di questo meccanismo, dato il suo ampio respiro dogmatico, sono assai notevoli. Si rende flessibile il sistema normativo, a discapito certo della certezza del diritto, ma non solo.
Come si avrà modo di osservare, la reale ed originaria portata precettiva della solidarietà sociale è stata via via stravolta, e in tale stravolgimento l’art. 2 Cost. ha potuto operare all’intero della responsabilità civile con effetti distonici, portando talvolta a un ampliamento della tutela risarcitoria, talaltra ad un vero e proprio restringimento della stessa. Ciò ha giustificato scelte antitetiche, accomunate, però, dalla giustificazione in una comune radice. Si dà quindi una solidarietà sociale “multiforme” che paradossalmente conduce ad esiti divaricati. L’analisi giurisprudenziale evidenzia numerosi casi di questo fenomeno, ed è condotta proprio al fine di valutare effetti positivi e negativi di tale pratica, i quali verranno messi in luce nella parte conclusiva del lavoro.
Si vuole in particolare evidenziare come ad una prima fase espansiva del fenomeno risarcitorio, comportante una generosa quantificazione del danno per il soggetto danneggiato, propria del risarcimento del danno non patrimoniale, sull’onda delle note “sentenze di San Martino” delle Sezioni Unite, si stia facendo in tempi recenti seguito l’affermazione dell’idea di contenere tale fenomeno proprio in virtù della reciprocità sociale che caratterizza le relazioni tra consociati. Per effetto dell’operare del principio in parola, sarà talvolta il creditore, talaltra il debitore, a dover sopportare una parte di danno proprio in ragione del principio di solidarietà.
Tuttavia, come si ha modo di osservare, i casi in cui il danneggiato si vede costretto a sopportare una parte del danno in chiave solidaristica, non si esauriscono nelle attività lecite, ma dannose, che sottendono un bilanciamento tra opposte sfere giuridiche, ma si riscontrano anche nel sistema di quantificazione del danno non patrimoniale derivante da una condotta illecita, sussumibile nell’art. 2043 c.c., e dunque in presenza di una condotta contra ius e anche colpevole. Ancora, l’obbligo di farsi carico di una parte del danno sussiste, sempre in virtù di un dovere solidaristico di sopportarlo, anche per effetto di una condotta colposa non iure che cagioni un danno contra ius, senza che il responsabile possa essere individuato. È il caso del danno ambientale.
È bene fin da subito chiarire che, quando si parla di un obbligo di “sopportare” una parte del danno, non ci si riferisce solo ai meccanismi di quantificazione e selezione del danno previsti dalle norme positive inserite nel sistema, quali ad esempio le norme di cui agli artt. 1223 e 1227 c.c. vigenti sia in campo aquiliano che contrattuale, in virtù dell’espresso richiamo che l’art. 2056 c.c. fa alle norme menzionate, (eccettuato l’art. 1225 c.c.), che già prevedono una limitazione del quantum risarcitorio ai soli danni che siano conseguenza immediata e diretta, o mediata e diretta purché “regolare” dell’inadempimento ovvero dell’illecito, o ancora alla norma di cui all’art. 1225 c.c. che esclude il risarcimento del danno imprevedibile quante volte il soggetto non versi in dolo. Nemmeno alle norme in materia di responsabilità oggettiva, o alle norme settoriali che limitano la responsabilità (a titolo esemplificativo del vettore ovvero dell’albergatore).
Ci si riferisce invece, più specificatamente, all’incidenza dell’art. 2 Cost., il quale può certo operare accanto a queste stesse norme, nell’allocazione del danno e nella determinazione del quantum, ponendosi quale ulteriore “filtro” rispetto ai precetti normativi codificati.
Si cerca allora di evidenziare come stia emergendo una tendenza che, invertendo il segno rispetto a quella tipicamente ricondotta all’art. 2 Cost., tende ad allocare una parte del danno in capo al soggetto che non è responsabile della condotta antigiuridica o dell’inadempimento, in ragione dell’esigenza di salvaguardare altri e diversi interessi costituzionali di pari rango.
Se si può certo scorgere una tendenza “inversa” volta a limitare la tutela risarcitoria per la vittima dell’illecito, in netta controtendenza rispetto alla sua tradizionale funzione espansiva, che, come tutti ricordano, ha condotto a un significativo ampliamento della tutela risarcitoria, soprattutto nell’ambito del danno non patrimoniale, è altrettanto vero che tale tendenza non è unidirezionale. Si evidenzierà infatti che il fenomeno può essere definito “a macchia di leopardo”, nel senso che esso non è univocamente restrittivo. Accanto all’emersione di normative settoriali, create ad hoc, con il dichiarato intento di contenere la tutela risarcitoria, ed altresì per effetto di pronunce giurisprudenziali che ne completano l’opera, si riscontra il permanere di una tendenza “espansiva”, che non essendo più la sola ed univoca, si trova a fare i conti con un’opposta tendenza, che seppur ad oggi settoriale, è probabilmente destinata a diventare sistematica. Tale tendenza “restrittiva” non è propria unicamente dell’ambito civilistico, ma trova conferma in diversi rami dell’ordinamento, come si ha modo di verificare.
Posta la tesi, l’obiettivo della ricerca è individuare quali sono nell’analisi normativa e giurisprudenziale le pronunce e le disposizioni che confermano tale tendenza “inversa”, dopo avere delineato la primordiale tendenza espansiva, per comprendere quali giustificazioni sono state di volta in volta poste a fondamento di una simile scelta e, altresì, per scrutare in che misura e
Behavioral and neural effects of training and word class in object and action naming in healthy subjects: Evidence from fMRI
Full text linkWord retrieval deficits are a common problem in patients with stroke-induced brain damage. While the complete recovery of language in chronic aphasia is rare, patients’ naming ability can be significantly improved by speech therapy. A growing number of neuroimaging studies have tried to pinpoint the neural mechanisms associated with successful outcome of naming treatment. Although the picture is complicated by the large variability in lesion and patient characteristics, some advances have been made in this direction. However, one piece of the puzzle is missing. Namely, the brain mechanisms supporting naming practice in the healthy brain have not received enough attention. Yet, understanding these mechanisms is crucial for teasing them apart from functional reorganization resulting from brain damage. In this thesis I present an fMRI study of intensive naming practice in healthy monolingual adults. Subjects were trained on naming objects and actions from pictures for ten consecutive days and were scanned twice, before and after training. Training of noun and verb production was associated with a similar set of BOLD activation changes, encompassing both anterior and posterior regions of the left hemisphere. Interestingly, while the anterior regions (posterior inferior frontal gyrus, anterior insula, anterior cingulate cortex) showed significant practice-related BOLD decreases, activity in the posterior regions (precuneus, posterior cingulate cortex, angular gyrus, posterior middle temporal gyrus) increased following training. We argue that while the activation decreases were likely associated with the facilitation of different aspects of word production, the greater engagement of parietal and temporal cortices after training potentially reflects retrieval of knowledge pertaining to trained items from episodic (and potentially semantic) memory. Additionally, using the data from the pre-training fMRI session, we investigated the putative dissociation between neural representations of nouns and verbs. In line with previous reports, we found that action naming recruited bilateral lateral occipitotemporal and posterior parietal and inferior frontal cortices (predominantly left-lateralized) to a greater degree than object naming. Our second experiment aimed to further scrutinize categorical distinctions in lexical representation by tackling the effects of verb transitivity. Corroborating previous findings, we observed greater recruitment of several regions in a fronto-temporo-parietal network for transitive verbs. However, in alternative to previous reports that accounted for the results in terms of linguistic processes, we interpreted the observed effects in terms of perceptual and conceptual differences between transitive and intransitive verbs. We outline the major questions that should be addressed by future studies.
From the methodological perspective, we validated the use of a recently introduced multivariate searchlight pattern classification method for the analysis of training effects in language studies. We found that, compared to the standard GLM method, the searchlight analysis has comparable and, in some cases, greater sensitivity in localizing BOLD signal changes, and thus it represents a promising complementary tool in studies of training
Predicting Tolerance Effects on The Radiation Pattern of Reflectarray Antennas Through Interval Analysis
Full text linkThe thesis focuses on predicting tolerance effects on the radiation pattern of reflectarray antennas through Interval Analysis. In fact, the uncertainty on the actual size of all parameters under fabrication tolerates such as element dimensions and dielectric properties, are modeled with interval values. Afterwards, the rules of Interval Arithmetic are exploited to compute the bounds of deviation in the resonance frequency of each element, the phase response of the element and the radiated power pattern. Due to the redundancy problems of using Interval Cartesian (IA−CS) for complex structure, the interval bounds are overestimated and the reasons are the Dependency and Wrapping effects of using interval analysis for complex structures. Different techniques are proposed and assessed in order to eliminate the dependency effect such as reformulating the interval function and the Enumerative interval analysis. Moreover, the Minkowski sum approach is used to eliminate the wrapping effect. In numerical validation, a set of representative results, show the power bounds computations with Interval Cartesian method (IA − CS), a modified Interval Cartesian method (IA − CS*), Interval Enumerative method (IA − ENUM) and Interval Enumerative Minkowski method ( IA − ENUM − MS) and a comparative study is reported in order to assess the effectiveness of the proposed approach (IA − ENUM − MS) with respect to the other methods. Furthermore, different tolerances in patch width,length, substrate thickness and dielectric permittivity are considered which shows that the higher uncertainty produces the larger deviation of the pattern bounds and the larger deviation include the smaller deviation and the nominal one. To validate the inclusion properties of the interval bounds, the results are compared with Monte Carlo simulation results. Then, a numerical study is devoted to analyse the dependency of the degradation of the pattern features to steering angle and the bandwidth. Finally, the effect of feed displacement errors on the power pattern of reflecttarray antennas is considered with Interval Enumerative Minkowski method. The maximal deviations from the nominal power pattern (error free) and its features are analysed for several reflectarray structures with different focal-length-to-diameter ratios to prove the effectiveness of the proposed method
Innovative Wireless Localization Techniques and Applications
Full text linkInnovative methodologies for the wireless localization of users and related applications
are addressed in this thesis.
In last years, the widespread diffusion of pervasive wireless communication
(e.g., Wi-Fi) and global localization services (e.g., GPS) has boosted the interest
and the research on location information and services. Location-aware
applications are becoming fundamental to a growing number of consumers (e.g.,
navigation, advertising, seamless user interaction with smart places), private and
public institutions in the fields of energy efficiency, security, safety,
fleet management, emergency response. In this context, the position of the user - where
is often more valuable for deploying services of interest than the identity of the
user itself - who.
In detail, opportunistic approaches based on the analysis of electromagnetic
field indicators (i.e., received signal strength and channel state information) for
the presence detection, the localization, the tracking and the posture recognition
of cooperative and non-cooperative (device-free) users in indoor environments are
proposed and validated in real world test sites. The methodologies are designed
to exploit existing wireless infrastructures and commodity devices without any
hardware modification.
In outdoor environments, global positioning technologies are already available
in commodity devices and vehicles, the research and knowledge transfer
activities are actually focused on the design and validation of algorithms and
systems devoted to support decision makers and operators for increasing efficiency,
operations security, and management of large fleets as well as localized
sensed information in order to gain situation awareness. In this field, a decision
support system for emergency response and Civil Defense assets management
(i.e., personnel and vehicles equipped with TETRA mobile radio) is described in
terms of architecture and results of two-years of experimental validation
Incentive schemes in the financial industry. An experimental approach
Full text linkThe most recent financial crisis highlighted several fragilities of financial markets. According to several observers, a relevant source of instability could be identified in the incentive schemes of the financial professionals. Yet, it is not clear whether the higher risk is due to the structure of the incentive scheme in itself or whether it emerges as strategic pricing by asset managers in order to deal with a more generalized market competition.
In the light of the ongoing debate on the role of the incentive schemes in the financial industry, the main goal of this thesis is to emphasize that market interventions should be implemented by involving in the decision-making process both investors and managers and not only the latter.
In this Doctoral thesis, to disentangle and control some possible effects deriving from the delegated portfolio management context, the experimental methodology is
implemented. Managers and investors are allowed to interact: we investigate to what extent this interaction affect general results. In Chapter 1 of this Doctoral Thesis the context and the related literature will be provided with a focus on the ongoing debates and on the answers provided by the experimental literature. In Chapter 2 we manipulate the contract design by allowing investors under endowment legitimacy (or not) to decide the incentive scheme while managers have no bargaining power. In Chapter 3 instead, we investigate to what extent a market setting characterized by competition between managers and disclosure of others’ practices affect the market fees’ combination. Differently than in the experiment in Chapter 2, here both players are involved in the decision-making process: managers are asked to propose fees combinations while investors choose the fee combination they want to pay
Taking care of end-of-life settings
Full text linkEnd of life care concerns medical services dedicated to incurable patients that are living the last year, or months, of their lives. End-of-life patients have complex social, spiritual and medical needs, and they are usually cared for in family environments, such as home or residential care settings. Nowadays, there is an emerging need of technology to support the collaborative care practices that entangle families and professionals. However, conducting design processes in sensitive contexts like end-of-life environments presents several challenges due to the high social complexity of the field. In this scenario, this thesis explores the realm of end-of-life, in order to inform the design processes in sensitive contexts.
This work is based on two different end-of-life contexts: pediatric palliative care and nursing homes. These studies explored two different types of end-of-life services, showing similar care dynamics but also different relational assets. The findings presented in this thesis can inform the conduction of design processes in end-of-life settings by: presenting the recurring organizational, communication and relational issues; analyzing the multifaceted role of technology in such contexts, which can be perceive both an enabler of quality care and a dangerous thing; providing also methodological insights to both embrace the stories of our informants and to also take care of the emotional wellbeing of design researchers
Bringing Probabilistic Real-Time Guarantees to the Real World
Full text linkStochastic analysis of real-time systems has received a remarkable attention in the past few years. In general, this analysis has been mainly focused on sets of applications competing for a shared CPU and assuming independence in the computation and inter-arrival times of the jobs composing the tasks. However, for a large class of modern real-time applications, this assumption cannot be considered realistic. Indeed, this type of applications exhibit important variations in the computation time, making the stochastic analysis not accurate enough to provide precise and tight probabilistic guarantees. Fortunately, for such applications we have verified that the computation time is more faithfully described by a Markov model. Hence, we propose a procedure based on the theory of hidden Markov models to extract the structure of the model from the observation of a number of execution traces of the application. Additionally, we show how to adapt probabilistic guarantees to a Markovian computation time. Performed over a large set of both synthetic and real robotic applications, our experimental results reveal a very good match between the theoretical findings and the ones obtained experimentally. Finally, the estimation procedure and the stochastic analysis method are integrated into the PRObabilistic deSign of Real--Time Systems (PROSIT) framework
Neglected aspects in the alteration of river flow and riverine organic matter dynamics: a global perspective
Full text linkIn the current era of the Anthropocene, human activities are powerful forces that affect the geosphere, atmosphere, and biosphere – globally, fundamentally, and in most cases irreversibly. In freshwaters, land use change, chemical pollution, decline in biodiversity, spread of invasive
species, climate change, and shifts in the hydrological regime are among the key drivers of changes. In the 21st century, major water engineering projects such as large dams and water diversion schemes will fundamentally alter the natural hydrological regime of entire landscapes and even continents. At the same time, the hydrological regime is the governing variable for biodiversity, ecosystem functions and services in river networks. Indeed, there will be an increasing conflict between managing water as a resource for human use and waters as highly valuable ecosystems. Therefore, research needs to unravel the challenges that the freshwaters are facing, understand their potential drivers and impacts, and develop sustainable management practices – for the benefit of humans and ecosystems alike.
The present thesis focuses on three currently understudied alterations in flow and material dynamics within river networks, namely (i) on the dynamics of floating organic matter (FOM) and its modification in dammed rivers, (ii) on river intermittency and its effects on nutrient and organic matter (OM) dynamics, and (iii) on major future water transfer schemes. Massive construction and operation of dams cause modification of water flow and material fluxes in rivers, such as of FOM. FOM serves as an essential component of river integrity, but a comprehensive understanding of its dynamics is still lacking. River damming, climate change and water extraction for human needs lead to a rapid expansion in number and extent of intermittent rivers worldwide, with major biogeochemical consequences on both regional and global scales. Increased intermittency of river networks also forces people to implement engineering solutions, such as water transfer schemes, which help to supply water to places of demand. Water transfer projects introduce artificial links among freshwater bodies modifying the hydrological balance. Impacts of abovementioned activities on freshwaters have been assessed in single case studies.
However, the current knowledge does not allow a generalization of their globally applicable meaning for ecosystems. Furthermore, mostly neglected aspects of these alterations, such as the potential consequences of FOM extraction from rivers, the biogeochemical role of intermittent rivers upon rewetting, and the current scale of water transfers require better understanding before
bold conclusions could be made. By combining research methods such as extensive literature reviews, laboratory experiments and quantitative analyses including spatial analyses with Geographic Information Systems, I investigated (1) the natural cycle, functions, and amounts of FOM in rivers fragmented by dams, (2) effects of rewetting events on the pulsed release of nutrients and OM in intermittent
rivers and ephemeral streams (IRES), and (3) the potential extent of water transfer megaprojects (WTMP) that are currently under construction or in the planning phase and their role in modifying the global freshwater landscape. In all three cases, I provide a global perspective.
The role of FOM in rivers as a geomorphological agent, a resource, a dispersal vector and a biogeochemical component was investigated based on an extensive literature review. Collected information allowed for conceptualizing its natural cycle and dynamics, applicable to a wide range of rivers. Data on FOM accumulations at 31 dams located within catchments of 13 rivers showed that damming leads to FOM entrapment (partly or completely) and modifies its natural cycling. The results of a spatial analysis considering environmental properties revealed that catchment
characteristics can explain around 57% in the variation of amounts of trapped FOM. Effects of rewetting events on the release of nutrients and OM from bed sediments and course particulate organic materials (CPOM) accumulated in IRES was studied in laboratory experiments. Using a large set of samples collected from 205 rivers, located in 27 countries and distributed across five major climate zones, I determined the concentrations and qualitative characteristics of nutrients and OM released from sediments and CPOM. I also assessed how these characteristics can be predicted based on environmental variables within sampled IRES. In addition, I calculated area-specific fluxes of nutrients and OM from dry river beds. I found that the characteristics of released substances are climate specific. In the Continental zone I found the highest concentrations of released nutrients, but the lowest quality of OM in terms of its potential bioavailability. In contrast, in the Arid zone the concentrations of released nutrients were the lowest, but the quality of OM the highest. The effect of environmental variables on the concentrations of nutrients and the quality of OM was better predicted for sediments than for other substrates with the highest share of explained variance in the Continental and Tropical zones. On the global scale, dissolved organic carbon, phenolics, and nitrate dominate fluxes released during rewetting events. Overall, this study emphasized that on the global scale rewetting events in IRES represent biogeochemical “hot moments”, but characteristics of released nutrients and OM differ greatly among climate zones. The present thesis fills also a major knowledge gap on the global distribution of large water transfer schemes (referred to as “megaprojects”) that are actually planned or under construction. To provide an inventory of WTMP, I collected data from various literature sources, ranging from published academic studies, the official web-sites of water transfer projects, environmental impact assessments, reports of non-governmental organizations, and information available in on-line newspapers. In total, 60 WTMP were identified. Information on spatial location, distances and volumes of water transfer, costs, and purposes of WTMP was collected and compared with those of existing schemes. The results showed that North America, Asia and Africa will be the most affected by future WTMP having the highest densities of projects and the largest water transfer distances and volumes. If all projects were completed by 2050, the total water transfer distances would reach 77,063 km transferring more than 1,249 km3 per year, which corresponds to about 20 times the annual flow of the river Rhine. The outcomes of the thesis provide major implications for environmental management. Natural FOM is an important component for sustaining the ecological and geomorphic integrity of rivers and, therefore, should be managed appropriately. Intermittent rivers must be considered in models quantifying nutrient and OM fluxes in river networks. First flush events in particular release huge amounts of nutrients and OM, which may cause dramatic metabolic effects on downstream receiving waters. Finally, the future WTMP alter the hydrological balance of entire river basins and continents. They require multiple assessments before construction and careful management practices for sustainable operation in order to consider both freshwater as a resource as well as freshwaters as pivotal ecosystems
Large-Scale Land Acquisitions and Legal Pluralism in Africa: The Case of Zambia and Ghana
Full text linkThe last decade saw an increase in foreign investor interest in the acquisition of agricultural land in the global South. This phenomenon has come to be defined as land grabbing, due to the controversial nature of land deals and their impact on the livelihood of rural populations. According to recent estimates, more than 60 percent of these acquisitions have taken place in sub-Saharan Africa, a region characterized by inherently pluralistic legal systems.
In line with regional trends, Ghana and Zambia have been targeted by foreign investors interested in acquiring large tracks of land for agricultural purposes. Land tenure systems of these two countries are the complex outcome of hybrid legal orders that stratified over the centuries. In particular, the role of traditional authorities, i.e., chiefs, in land management is still prominent, as respectively 80 and 94 percent of land are regulated by customary law.
By adopting a legal pluralist perspective, this thesis looks at the dynamics between customary and statutory tenure in Ghana and Zambia in light of contemporary land investment processes, which are critically discussed from a multi-disciplinary angle. By outlining land tenure systems, a legal analysis of the framework in which land investments are negotiated is provided. In particular, this thesis focuses on the process through which investors access land in Ghana and Zambia, by discussing the procedures and guarantees envisioned by national legislation and customary law. Together with a critical analysis of land legislation in the two countries, it illustrates large-scale acquisition cases and incorporates insights from empirical research conducted in rural districts. It then offers a comparison of investment practices in the two countries to illustrate the main challenges that large-scale land acquisition pose at the local level.
This thesis contributes to the literature on land investments and to the broader global land debate by focusing on the pluralist nature of the land tenure systems of Ghana and Zambia and discussing empirical evidence of land acquisition practices