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State, parameters and hidden dynamics estimation with the Deep Kalman Filter: Regularization strategies
No full textIn this paper we present in detail the various regularization strategies adopted for a novel scientific machine learning extension of the well known Kalman Filter (KF) that we call the Deep Kalman Filter (DKF), briefly presented in the conference paper (Chinellato and Marcuzzi 2024) . It is based on a recent scientific machine learning paradigm, called algorithm unfolding/unrolling, that allows to create a neural network from the algebraic structure dictated by an analytical method of scientific computing. We show the interpretable consistency of DKF with the classic KF when this is optimal, and its improvements against the KF with both linear and nonlinear models in general. Indeed, the DKF learns parameters of a quite general reference model, comprising: corrector gains, predictor model parameters and eventual unmodeled dynamics. This goes well beyond the ability of the KF and its known extensions
Nyctelia kulzeri Marcuzzi
No full textNyctelia kulzeri Marcuzzi (Fig. 19) Nyctelia kulzeri Marcuzzi, 1977: 141; Flores 1997: 9 (list). Diagnosis. See Marcuzzi (1977). Discussion. Kulzer (1963) did not see the type of Nyctelia blapoides described by Fairmaire (1905) and in his redescription of this species, Kulzer (1963) based his observations on misidentified specimens that represented a new species at that time, later described by Marcuzzi (1977) as N. kulzeri without knowing that fact. Recently Flores & Carrara (2006) in describing Nyctelia nevadoensis, presented a comparative note with N. blapoides but such specimens of N. blapoides identified with the key of Kulzer (1963) really belong to N. kulzeri. Using the key of Kulzer (1963) for Nyctelia, specimens of both species N. blapoides and N. kulzeri actually key out at couplet 6 (5) of the group 5 for N. blapoides. Nyctelia kulzeri has pronotum smooth, without punctures, lateral margin arcuate towards anterior, widest at base (Fig. 19); elytra with terminal apophysis semicircular, with 11–13 deep, rugose, transverse grooves, lateral margin sinuate, not crenulated, marked by transverse grooves (Fig. 19); on the other hand, N. blapoides exhibits pronotum with abundant, large and small punctures, lateral margin concave, widest at mid-point (Fig. 18); elytra without terminal apophysis, with 7–9 shallow, almost straight, transverse grooves, lateral margin straight, crenulated, not marked by transverse grooves (Fig. 18). Type material. Holotype: [Neuquén/ Pilmatué/ 12 -V- 64 (pro 1964)] [Holotypus] [Nyctelia / kulzeri / mihi] [Holotypus / Nyctelia / kulzeri / Marcuzzi, 1977] [Museo Genova/ coll. G. Marcuzzi/ (acquisto 2000)] (MSNG). Other material examined. ARGENTINA: Neuquén: Dto. Loncopué: Loncopué, IX- 1959, M. Gentili, (11 IADIZA, 1 MACN), VII- 1959, J. Bertezene, 1 (IADIZA); Dto. Picunches: 14 km N Bajada del Agrio, 11 - I- 2003, G. Flores, 3 (IADIZA). Distribution. Known only from a restricted area of central-western Neuquén province of Argentina, in the Patagonian biogeographic province, Payunia district (Morrone et al., 2002).Published as part of Flores, Gustavo E., 2009, Revision of some types of the South American tribes Nycteliini, Praocini, and Scotobiini (Coleoptera: Tenebrionidae), with new synonymies, pp. 21-33 in Zootaxa 1985 on pages 31-32, DOI: 10.5281/zenodo.27464
Analisi dei Dati mediante Modelli Matematici - Metodi numerici ed applicazioni a problemi di identificazione di modelli dai dati sperimentali, misura indiretta, predizione e stima dello stato
No full textIn questo libro tratteremo un insieme fondamentale di metodi numerici per l'analisi dei dati, che fanno uso esplicito di modelli matematici esplicativi del fenomeno che ha generato i dati.
In generale, i metodi quantitativi per l'analisi di dati numerici sono algoritmi di calcolo numerico, implementati per essere eseguiti dal processore adatto all'applicazione specifica: dalla workstation al microcontrollore embedded.
Negli ultimi tempi, l'elaborazione numerica dei dati è diventata pervasiva nelle attività quotidiane, sia professionali che personali ("consumer"). Essa è presente in vari tipi di applicazioni, effettuate da microprocessori residenti: in computers utilizzati per progettare beni materiali e strumenti di ogni genere, per effettuare analisi di mercato o test di laboratorio; nei sistemi elettronici di bordo negli aerei, nelle automobili, nelle apparecchiature domestiche, nella telefonia, nei motori di ricerca in internet, nei video-giochi ecc.
In generale, la presenza di un modello matematico di supporto all'algoritmo di elaborazione numerica permette a quest'ultimo di dare un risultato molto più aderente alla situazione specifica in cui esso sta operando. In questo modo si rendono possibili operazioni di predizione, stima, misura indiretta, ovvero la creazione di informazioni specifiche e non direttamente presenti nei dati di partenza.
In questo libro vengono presentati i metodi numerici fondamentali per l'analisi delle sequenze di dati nel dominio del tempo e della frequenza (e cenni ai metodi per l'analisi multi-risoluzione), per la soluzione di problemi di stima (usualmente ai minimi quadrati) di parametri lineari e nonlineari, per l'identificazione di modelli di ordine ridotto da collezioni di dati sperimentali e per la riduzione di modelli di dettaglio per via algebrica, ed un'introduzione ai metodi di regolarizzazione di problemi fortemente mal-condizionati o mal-posti, che sovente appaiono nella risoluzione numerica di problemi inversi.
L'enfasi è posta, in particolare, sul fornire una certa visione dell'utilizzo di alcuni metodi numerici fondamentali in algoritmi più complessi di analisi dei dati e loro applicazioni. In particolare, viene mostrato come pochi metodi numerici fondamentali stiano alla base di molteplici e disparate applicazioni. Il materiale del libro è utilizzato nelle lezioni del corso di Metodi Numerici per l'Analisi dei Dati, tenuto dall'autore ed inserito nel Corso di Laurea Magistrale in Matematica dell'Università di Padova, ma seguito anche da un discreto numero di studenti e dottorandi di ingegneria e delle scienze applicate. Il libro è rivolto a questo contesto multi-disciplinare, che è una parte importante della matematica applicata.
Il libro contiene una breve trattazione teorica, la descrizione in dettaglio degli algoritmi numerici, esempi ed implementazioni dei metodi numerici presentati ed alcune applicazioni, prevalentemente di problemi inversi nella meccanica computazionale, ma anche qualche esempio nel campo socio-economico. Il materiale è proposto in forma cartacea nelle sue parti fondamentali, ed in forma digitale sul web per quanto riguarda approfondimenti, esercizi, spiegazioni (es. mediante filmati), applicazioni ed implementazioni software.
Il materiale sul web è ad accesso riservato al possessore di una copia del libro ed è frequentemente aggiornato: il lettore può quindi seguire i contenuti relativi ad una materia in costante e rapida evoluzione senza dover comprarsi necessariamente "n" edizioni successive del libro. Per accedere al materiale sul web è necessario registrarsi alla pagina web http://www.math.unipd.it/marcuzzi/MNAD.html
Hit detection in audio mixtures by means of a physics-aware Deep-NMF algorithm
No full textIn this paper we present the Physics-Aware Deep-NMF (PAD-NMF) algorithm and we apply it to hit detection in mechanical systems from audio mixtures. The algorithm accurately extracts the acoustic emission made by the physical source to be monitored, to be properly used in engineering analysis, like e.g. the hit detection here considered. This is mainly a source separation problem where sources have a precise physical meaning, that should be retained by the processing algorithm. For this reason we call this algorithm a Physics-aware soft-sensor. We give a detailed description of the algorithm and show its results on a general application with critical signal-to-noise ratios, where the noise is a mixture of random and deterministic acoustic sources
State Estimation of Partially Unknown Dynamical Systems with a Deep Kalman Filter
No full textIn this paper we present a novel scientific machine learning reinterpretation of the well-known Kalman Filter, we explain its flexibility in dealing with partially-unknown models and show its effectiveness in a couple of situations where the classic Kalman Filter is problematic
Metodi di localizzazione e sensor fusion per la robotica mobile - Localization methods and sensor fusion for mobile robots
No full textDuring this work, it was developed an algorithm of sensor fusion for mobile robot, an algorithm of obstacle avoidance called "Reactive Simulation", a localization algorithm environment referred based on LIght Detection And Ranging (LIDAR) data and an algorithm for object localization from range data.Nel corso del presente lavoro è stato sviluppato e testato un algoritmo di sensor fusion per la navigazione inerziale-odometrica. Sensori come encoder e piattaforme inerziali basate su giroscopi hanno caratteristiche
molto diverse in quanto ad accuratezza di misura in relazione alla manovra attuale compiuta da un veicolo autonomo. È quindi possibile utilizzare tali sensori per ottenere una maggior accuratezza nella stima della posa, e limitare la propagazione dell’incertezza a un primo livello di sensor fusion, a cui poi va aggiunto una ulteriore misura proveniente da un sensore riferito all’ambiente, in modo da ridurre periodicamente la propagazione dell’incertezza che cresce ad ogni ciclo di acquisizione e stima della posa a causa della correlazione temporale dei parametri.
Nell’algoritmo proposto, gli encoder e il giroscopio vengono combinati tenendo in considerazione la rispettiva incertezza, stimata in funzione della manovra attuale che viene classificata a partire dai dati stessi.
Un’altra parte del lavoro ha riguardato lo sviluppo di un algoritmo di localizzazione basato sul matching di scansioni ottenute da un sensore LIDAR, per disporre di una misura di posizione riferita all’ambiente, che
può essere integrata in un algoritmo di sensor fusion o in algoritmi di SLAM (Simultaneous Localization And Mapping).
Sempre basandosi sui dati provenienti dal LIDAR, è stato sviluppato un algoritmo di identificazione e localizzazione della posa di oggetti di forma nota descrivibili mediante un modello geometrico.
Di entrambi è stata condotta un’analisi di incertezza utilizzando un setup realizzato allo scopo.
È inoltre stato sviluppato un algoritmo real time di aggiramento ostacoli, denominato Reactive Simulation, che prende in considerazione la cinematica del veicolo, il modello dinamico e la sua incertezza, le condizioni iniziali, le misure dell’ambiente e l’incertezza dei sensori per calcolare la traiettoria che compierebbe il veicolo per raggiungere un target locale. Tale simulazione ha lo scopo di integrare una pianificazione dinamica della traiettoria, calcolando una predizione più accurata della traiettoria in presenza di ostacoli imprevisti e rendere più robusto l’aggiramento ostacoli. Tale algoritmo è stato implementato e ottimizzato per operare in real time su un robot mobile
Diastolinus puncticollis Marcuzzi 1977
No full textDiastolinus puncticollis Marcuzzi, 1977 (not Mulsant and Rey, 1859) Diastolinus puncticollis (not Mulsant and Rey, 1859); Marcuzzi 1977: 22 (in part, Puerto Rico records only); Peck 2011a: 33 (in part, Puerto Rico records only), 2016: 160 (in part, Puerto Rico records only); Peck et al. 2014: 84 (in part, Puerto Rico records only). Discussion. This record is based on two specimens labeled “E of Guanica, station 704, 15. IX.1963 ”, collected by Wagenaar Hummelinck, and supposedly deposited in Naturalis, Leiden. Repeated requests to Naturalis have gone unanswered, so we have not seen these specimens, and the record is therefore placed incertae sedis.Published as part of Hart, Charles J. & Ivie, Michael A., 2016, A Revision of the Genus Diastolinus Mulsant and Rey (Coleoptera: Tenebrionidae), pp. 485-540 in The Coleopterists Bulletin 70 (3) on pages 485-540, DOI: 10.1649/0010-065X-70.3.485, http://zenodo.org/record/695431
Realizzare le mascherine per gli sbiancamenti domiciliari: la tecnica MO.BI [Creating home-bleaching trays: the MO.BI. technique]
No full textObiettivi
Nello sbiancamento domiciliare il paziente esegue il trattamento a casa propria, sotto il controllo dell’odontoiatra, indossando mascherine contenenti il gel sbiancante. Scopo del lavoro è quello di presentare una nuova tecnica di realizzazione delle mascherine.
Materiali e metodi
Le mascherine hanno la funzione di contenere la giusta quantità di gel e di evitare che lo stesso agente sbiancante possa venire a contatto con i tessuti gengivali. Abbiamo messo a punto una tecnica di realizzazione delle mascherine che, grazie a una particolare bisellatura del modello in gesso, permette un sigillo perfetto sui tessuti dentari del paziente, senza il pericolo di fuoriuscita del gel sbiancante sulle gengive.
Risultati
La tecnica MO.BI., associata all’uso di dischi di materiale e spessore adeguato, permette di ottenere mascherine molto precise.
Conclusioni
L’esperienza quotidiana ci ha insegnato che la qualità e la precisione della mascherina sono fondamentali per ottenere un buon risultato estetico e soprattutto il massimo comfort per il paziente
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
No full textThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Physics-Aware Soft Sensors for Embedded Digital Twins
No full textIn this paper we show some paradigmatic examples of physics-aware soft sensors for embedded digital twins, i.e. algorithms for edge computing that are formulated with a scientific machine learning approach, where scientific computing methods are blended with machine learning and, in particular, neural computing. A physics-aware soft sensor is a numerical algorithm that performs an indirect measurement by exploiting a physico-mathematical model plus a possible data-driven extension, both used within an estimation algorithm
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