Neuromorphic hardware for somatosensory neuroprostheses

In individuals with sensory-motor impairments, missing limb functions can be restored using neuroprosthetic devices that directly interface with the nervous system. However, restoring the natural tactile experience through electrical neural stimulation requires complex encoding strategies. Indeed, they are presently limited in effectively conveying or restoring tactile sensations by bandwidth constraints. Neuromorphic technology, which mimics the natural behavior of neurons and synapses, holds promise for replicating the encoding of natural touch, potentially informing neurostimulation design. In this perspective, we propose that incorporating neuromorphic technologies into neuroprostheses could be an effective approach for developing more natural human-machine interfaces, potentially leading to advancements in device performance, acceptability, and embeddability. We also highlight ongoing challenges and the required actions to facilitate the future integration of these advanced technologies

Fractional Bloch oscillations in photonic lattices

Bloch oscillations, the oscillatory motion of a quantum particle in a periodic potential, are one of the most fascinating effects of coherent quantum transport. Originally studied in the context of electrons in crystals, Bloch oscillations manifest the wave nature of matter and are found in a wide variety of different physical systems. Here we report on the first experimental observation of fractional Bloch oscillations, using a photonic lattice as a model system of a two-particle extended Bose-Hubbard Hamiltonian. In our photonic simulator, the dynamics of two correlated particles hopping on a one-dimensional lattice is mapped into the motion of a single particle in a two-dimensional lattice with engineered defects and mimicked by light transport in a square waveguide lattice with a bent axis

Dinamica sedimentaria torbiditica in bacini confinati: margine orientale della Sardegna

La sedimentazione clastica di mare profondo è attualmente uno dei principali argomenti della ricerca sedimentologica sia in ambito puramente accademico che in ambito petrolifero-industriale. Gli studi recenti hanno enfatizzato l'influenza fondamentale della topografia preesistente del fondo marino sulla crescita e la morfologia sui fan di mare profondo; si è visto come, in molti systemi torbiditici, l’evoluzione dei processi deposizionali sia stata da moderatamente a fortemente controllata dall’ effetto di confinamento di scarpate tettoniche, ridge strutturali e seamounts. Scopo di questo lavoro è studiare l'effetto del confinamento alla scala di bacino sui principali sistemi torbiditici del margine orientale della Sardegna che rappresenta un margine passivo articolato di bacini di intraslope confinati verso mare da seamounts. Lo studio dei sistemi deposizionali è stato eseguito attraverso l'interpretazione di dati di batimetria multibeam ad alto dettaglio acquisiti dall’ISMAR di Bologna durante la crociera Tir99. L’ interpretazione multibeam è stata integrata con l’ analisi di profili sismici a riflessione per comprendere la morfologia l’organizzazione interna e l’evoluzione nel tempo dei principali elementi deposizionali dei sistemi torbiditici. Tre bacini di intraslope (Olbia, Baronie e il settore settentrionale del bacino Ogliastra) sono stati investigati. Il bacino di Olbia è il bacino più settentrionale del margine orientale della Sardegna ed è limitato verso mare dai seamount Etruschi e Baronie. Il principale sistema torbiditico del bacino di Olbia è costituito dal Caprera, articolato in un sistema di canyon alimentatori nella piattaforma e nella scarpata continentale e da un ampio canale con argini alla base della scarpata. Il Caprera è fiancheggiato da un ampia piattaforma continentale, e questa, fungendo da “magazzino” per il materiale piu grossolando, può spiegare la peculiare architettura sedimentaria del suo fan. L'effetto di confinamento del bacino sulla forma e sull'evoluzione del fan del Caprera è evidente soprattutto sull'asimmetria dei leve e su fenomeni di avulsione che hanno coinvolto il canale. Il bacino di intraslope di Olbia appare completamente riempito, e, nel bordo orientale, è presente il canyon di intrabacino verso il bacino sottostante. Gli effetti dell'abbassamento del livello di base sono visibili nel settore distale del sistema, dove si ha lo sviluppo di canali distributari e di valli erosive a basso rilievo, che rappresentano le porzioni "upslope" dei canyon di "bypass". Il bacino di intraslope del Baronie è il bacino centrale del margine, confinato verso mare dal seamount delle Baronie, e presenta una via di fuga laterale rappresentato dal sistema di canyon di Gonone-Orosei. Il Posada è il sistema torbiditico principale, consiste di un canyon profondamente inciso nella piattaforma e nella scarpata, e sviluppa alla base della scarpata un piccolo fa radiale. La morfologia del è il risultato dell'interazione complessa tra la geoemtria del bacino ricevente ed il comportamento dei flussi sedimentari. La forma del bacino ha costretto il sistema torbiditico a cambiare la direzione di sviluppo, da est verso sud. Processi di framanento in massa a grande scala hanno inoltre contribuito alla riorganizzazione del sistema torbiditico. Il bacino dell’Ogliastra è localizzato nel settore meridionale del margine, limitato verso mare dal seamount Quirra. Il settore settentrionale della scarpata continentale del bacino Ogliastra è caratterizzato da canyon e incisioni di carattere ibrido, con tratti deposizionali ed erosivi. L'Arbatax è il principale sistema torbiditico del bacino di Ogliastra caratterizzato da un settore meridionale dominato da un canale alimentatore e da un settore settentrionale abbandonato, caratterizzato da fenomeni di smantellamento e instabilità gravitativa. In generale i risultati dello studio evidenziano l'importanza della combinazione dei fattori di controllo esterni, e della topografia preesistente, nello sviluppo dei processi sedimentari e degli elementi deposizionali dei sistemi torbiditici. In particolare, appare evidente come lo stile deposizionale dei sistemi torbiditici in ambiente confinato diverga sostanzialmente da quello previsto dai modelli di fan sottomarini usati come strumenti predittivi nella esplorazione e sfruttamento dei giacimenti di idrocarburi

Dynamic band collapse in photonic graphene

The band structure and the transport properties of graphene are known to be deeply modified by strong electromagnetic fields. Here we experimentally demonstrate, using an engineered optical waveguide lattice as a model system for ac-driven graphene, the partial and complete collapse of valence and conduction quasi-energy bands corresponding to linearly- and circularly-polarized monochromatic light irradiation, respectively

Superluminal, subluminal, and negative velocities in free-space electromagnetic propagation

In this Chapter the time-domain analysis of the velocity of the electromagnetic field pulses generated by a spatially compact source in free space is presented. Recent simulations and measurements of anomalous superluminal, subluminal, and negative velocities are discussed. It is shown that such velocities are local and instantaneous in nature and do not violate either causality or special relativity. Although these effects are mainly confined to the near- and intermediate-field zones, some of them seem paradoxical and still lack adequate physical interpretation.Comment: This is an extended account (21 pages, 9 figures) of my previous work: PRL 102, 02040