Interfaces of the Agriculture 4.0

The introduction of information technologies in the environmental field is impacting and changing even a traditional sector like agriculture. Nevertheless, Agriculture 4.0 and data-driven decisions should meet user needs and expectations. The paper presents a broad theoretical overview, discussing both the strategic role of design applied to Agri-tech and the issue of User Interface and Interaction as enabling tools in the field. In particular, the paper suggests to rethink the HCD approach, moving on a Human-Decentered Design approach that put together user-technology-environment and the importance of the role of calm technologies as a way to place the farmer, not as a final target and passive spectator, but as an active part of the process to aim the process of mitigation, appropriation from a traditional cultivation method to the 4.0 one

Restart-Based Fault-Tolerance: System Design and Schedulability Analysis

Embedded systems in safety-critical environments are continuously required to deliver more performance and functionality, while expected to provide verified safety guarantees. Nonetheless, platform-wide software verification (required for safety) is often expensive. Therefore, design methods that enable utilization of components such as real-time operating systems (RTOS), without requiring their correctness to guarantee safety, is necessary. In this paper, we propose a design approach to deploy safe-by-design embedded systems. To attain this goal, we rely on a small core of verified software to handle faults in applications and RTOS and recover from them while ensuring that timing constraints of safety-critical tasks are always satisfied. Faults are detected by monitoring the application timing and fault-recovery is achieved via full platform restart and software reload, enabled by the short restart time of embedded systems. Schedulability analysis is used to ensure that the timing constraints of critical plant control tasks are always satisfied in spite of faults and consequent restarts. We derive schedulability results for four restart-tolerant task models. We use a simulator to evaluate and compare the performance of the considered scheduling models

Free energy determination of phase coexistence in model C60: A comprehensive Monte Carlo study

The free energy of the solid and fluid phases of the Girifalco C60 model are determined through extensive Monte Carlo simulations. In this model the molecules interact through a spherical pair potential, characterized by a narrow and attractive well, adjacent to a harshly repulsive core. We have used the Widom test particle method and a mapping from an Einstein crystal, in order to estimate the absolute free energy in the fluid and solid phases, respectively; we have then determined the free energy along several isotherms, and the whole phase diagram, by means of standard thermodynamic integrations. We highlight how the interplay between the liquid-vapor and the liquid-solid coexistence conditions determines the existence of a narrow liquid pocket in the phase diagram, whose stability is assessed and confirmed in agreement with previous studies. In particular, the critical temperature follows closely an extended corresponding-states rule recently outlined by Noro and Frenkel [J. Chem. Phys. 113:2941 (2000)]. We discuss the emerging "energetic" properties of the system, which drive the phase behavior in systems interacting through short-range forces [A. A. Louis, Phil. Trans. R. Soc. A 359:939 (2001)], in order to explain the discrepancy between the predictions of several structural indicators and the results of full free energy calculations, to locate the fluid phase boundaries. More generally, we aim to provide extended reference data for calculations of the free energy of the C60 fullerite in the low temperature regime, as for the determination of the phase diagram of higher order fullerenes and other fullerene-related materials, whose description is based on the same model adopted in this work.Comment: RevTeX, 11 pages, 9 figure

Sistema wireless per il monitoraggio di parametri fisiologici del tratto gastro-esofageo

Lo scopo di questo lavoro di tesi e' la progettazione e realizzazione, a livello prototipale, di un sistema wireless miniaturizzato ed impiantabile per la rilevazione di parametri fisiologici del tratto gastro-esofageo. Questo studio si inserisce nell’ambito della ricerca di nuovi sistemi minimamente invasivi, che si possano sostituire ai dispositivi tradizionali attualmente in uso per effettuare alcuni esami clinici, in questo caso particolare la manometria e la pH-metria esofagea. Le problematiche riscontrate nei metodi tradizionali di rilevazione, sono legate fondamentalmente alla scarsa praticita’ che caratterizza il sistema di acquisizione dati: questi apparecchi infatti utilizzano sistemi di cateteri per la rilevazione di pH e pressione esofagei, che risultano molto fastidiosi per i pazienti sottoposti all’esame. Alla luce di quanto detto, il sistema elettronico proposto vuole sfruttare: · un modulo di telemetria con circuito di acquisizione e trasmissione dati, miniaturizzato ed impiantabile; · un circuito di ricezione, interfacciabile con PC per la memorizzazione e visualizzazione dei dati rilevati. Il sistema finale prevede che per ogni indagine clinica si utilizzino cinque capsule da agganciare all’esofago: quattro identiche fra loro (con sensore di pressione, convertitore A/D, trasmettitore, piu’ l’elettronica necessaria), una sola dotata anche di sensore per pH; esse devono essere posizionate lungo il tratto esofageo a 5 cm l’una dall’altra. Resta da sottolineare che il prototipo progettato presenta notevoli caratteristiche di flessibilita’: il modulo di telemetria puo’ infatti essere accoppiato con diversi tipi di circuiti di acquisizione del segnale e quindi utilizzato per svariate applicazioni. I problemi affrontati durante questo studio, sono legati dunque ai seguenti aspetti: · date le specifiche stringenti sulle dimensioni del circuito di acquisizione e trasmissione, e' stato necessario cercare e scegliere componenti di dimensioni opportune; in fase di realizzazione, si sono seguite metodologie che permettessero la minimizzazione degli ingombri dovuti alle piste di collegamento; · un ruolo rilevante ha avuto la ricerca di regole di layout in modo da minimizzare le emissioni spurie rispetto alla portante e migliorare la robustezza alle interferenze presenti nell’ambiente esterno; · e' stato necessario progettare diversi tipi di antenna, di dimensioni contenute, che sono state testate per ottenere un corretto dimensionamento della potenza di trasmissione; · per poter effettuare i test in vivo, sono state eseguite diverse prove di packaging per rendere il modulo adatto all’impianto: infatti il circuito deve risultare perfettamente isolato dall’ambiente circostante e rivestito di materiale biocompatibile per non causare danni ai tessuti biologici, ma contemporaneamente i sensori devono essere esposti all’esterno per poter rilevare i dati necessari. Come detto sopra, in questo lavoro di tesi gli esperimenti condotti sono stati finalizzati al possibile utilizzo del modulo di telemetria progettato come rilevatore di pH e pressione intra-esofagei: per questo motivo e' stato ritenuto opportuno inserire una descrizione anatomica del giunto esofago-gastrico, arricchita da alcune informazioni di carattere divulgativo sulla patologia di interesse. Si passa quindi ad una panoramica sulle principali applicazioni della radiotelemetria nel campo biomedico, in cui e' stato dedicato particolare spazio ai dispositivi piu’ innovativi recentemente realizzati. A questo punto segue la descrizione del lavoro eseguito, articolato in due fasi principali: inizialmente e' stato ripreso il lavoro svolto durante il periodo di tesi dall’Ing. P.Valdastri, in cui e' stato progettato un sistema di telemetria multicanale impiantabile; vengono descritte le caratteristiche principali del sistema, quindi viene dedicato ampio spazio all’analisi dei vari prototipi realizzati del circuito di trasmissione e ricezione, coi quali e' stata eseguita una serie di prove di laboratorio per verificare le funzionalita’ del sistema, per ottimizzarne i parametri circuitali e verificare il corretto accoppiamento tra trasmettitore e ricevitore. In questa fase e' stato necessario uno studio dei datasheet dei componenti utilizzati e degli application notes di recente uscita. A conclusione di questa prima parte di lavoro, e' stato progettato e realizzato un circuito per la rilevazione del pH: viene quindi riportata la descrizione del modulo dotato di sensore e di packaging biocompatibile, col quale e' stato effettuato il primo test in vivo su maiale, seguita dall’analisi dei risultati ottenuti da questo primo esperimento. A questo punto si passa alla descrizione della seconda parte di lavoro, che si basa sulla progettazione e realizzazione di un nuovo prototipo impiantabile miniaturizzato, completamente scalato nelle dimensioni rispetto al precedente. Le specifiche progettuali testate nella fase precedente, sono state mantenute anche per il secondo prototipo, apportando ove necessario alcune modifiche. Vengono prima descritti i componenti utilizzati, poi i circuiti progettati per il nuovo modulo. Segue la parte sugli strumenti utilizzati per la fase di realizzazione del prototipo e sui test effettuati per verificarne le funzionalita’. Viene poi dedicato spazio all’analisi del tipo di packaging piu’ adatto all’impianto, riportando le caratteristiche dei materiali utilizzati e del sistema proposto. Per concludere il lavoro svolto, si descrive poi l’ultimo test in vivo effettuato con questo secondo modulo, accompagnato da un’analisi dei risultati ottenuti dall’esperimento e delle conclusioni che ne derivano

Thermodynamic stability of fluid-fluid phase separation in binary athermal mixtures: The role of nonadditivity

We study the thermodynamic stability of fluid-fluid phase separation in binary nonadditive mixtures of hard-spheres for moderate size ratios. We are interested in elucidating the role played by small amounts of nonadditivity in determining the stability of fluid-fluid phase separation with respect to the fluid-solid phase transition. The demixing curves are built in the framework of the modified-hypernetted chain and of the Rogers-Young integral equation theories through the calculation of the Gibbs free energy. We also evaluate fluid-fluid phase equilibria within a first-order thermodynamic perturbation theory applied to an effective one-component potential obtained by integrating out the degrees of freedom of the small spheres. A qualitative agreement emerges between the two different approaches. We also address the determination of the freezing line by applying the first-order thermodynamic perturbation theory to the effective interaction between large spheres. Our results suggest that for intermediate size ratios a modest amount of nonadditivity, smaller than earlier thought, can be sufficient to drive the fluid-fluid critical point into the thermodinamically stable region of the phase diagram. These findings could be significant for rare-gas mixtures in extreme pressure and temperature conditions, where nonadditivity is expected to be rather small.Comment: 17 pages, 7 figures, to appear in J. Phys. Chem.

Maladaptive Coping Habits Amongst Student Leaders in Peer Support Roles: Reframing Exposure to Vicarious Trauma

Undergraduate orientation programs at post-secondary institutions are important platforms for new students to adjust to a new social and academic climate. Student leaders play a critical role in helping new students find belonging on campus. However, being in a peer support role can heighten student leaders’ exposure to vicarious trauma (VT) if they have not yet mastered how to regulate their own emotions or withstand the social and academic pressures associated with university. Many student leaders experience exacerbated symptoms of VT because of their maladaptive coping habits. Institution X does not have a viable framework to monitor or regulate student leaders’ interactions when supporting students in distress, nor does it have the means to measure coping skills or provide effective critical incident support. This Organizational Improvement Plan examines the use of maladaptive coping habits by student leaders when supporting peers in distress and discusses strategies to help these leaders develop heathy attitudes towards coping to overcome the negative effects of vicarious trauma. Situational Leadership® II (Blanchard et al., 2013; Zigarmi & Roberts, 2017) and Complexity Leadership Theory (Uhl-Bien & Marion, 2009; Uhl-Bien, Marion, & McKelvey, 2007) can be used to influence coping habits by creating a new paradigm for thinking about change management in which student leaders and administrators can explore issues collaboratively. A proposed solution is to create an extended training framework, which establishes learning communities as vehicles to teach adaptive coping skills using a modified dialectical behaviour therapy curriculum

How We Evaluate the Accessibility of an Infographic: A Pilot Study Through SUS Questionnaire

The present study aims to evaluate the accessibility of infographics by using the System Usability Scale (SUS) questionnaire, as well as to underline the necessity of new curricula on infographic literacy. The study was conducted on a sample of 200 participants [100 Visual Designer Graduate – 100 Other Disciplines Graduated]. The participants were given a set of infographics to evaluate based on their usability and understandability. The results showed that there were signifi-cant differences in the scores based on the level of education of the participants, with higher design education levels leading to better scores. The study also high-lighted the importance of developing new curricula on infographic literacy, as the current educational system does not provide enough opportunities for students to learn about infographics and their proper use. This is especially important given the increasing prevalence of infographics in various fields, from journalism to science communication. Without proper education on infographic literacy, indi-viduals may struggle to fully understand and utilize the information presented in infographics, leading to potential misinterpretations or misunderstandings. The findings of this study have important implications for educators and practitioners alike. Educators should prioritize the development of new curricula on infographic literacy to better prepare students for the increasing prevalence of infographics in various fields. Practitioners, on the other hand, should strive to make their info-graphics more accessible and user-friendly, especially for individuals with lower educational backgrounds