L'insostenibile leggerezza dei
Sistemi Complessi
Sfide e prospettive di una "nuova" Fisica
Armando Bazzani
Laboratorio di ‘Fisica della Citta’ - DIFA Università di Bologna
INFN sezione di Bologna
[email protected]
www.physycom.unibo.it
Che cos’è un sistema complesso
‘Tutti i sistemi semplici sono simili gli uni agli altri; ogni
sistema complesso è complesso a modo suo.’
(L.Tolstoj: Anna Karenina incipit)
‘A complex system is a system composed of
interconnected parts that as a whole exhibit one or
more properties (behavior among the possible
properties) not obvious from the properties of the
individual parts.’
(Wikipedia)
Vari aspetti della Complessità
Sistemi Fisici
Lo stato fluido
La Complessità nella Fisica
La Complessità nei Biosistemi
La struttura delle Proteine
Network genetici
La Complessità nei Biosistemi
I sistemi neurali
La Complessità nei Biosistemi
L’Evoluzione delle Specie
La Complessità in Economia
Network Economici
La Complessità nei sistemi sociali
La diffusione delle epidemie
La Complessità nei sistemi sociali
Network Sociali e internet
La Complessità nei sistemi sociali
La Mobilità Umana
Catteristiche della complessità
•Sistemi a molti gradi di libertà
•Componenti eterogenei
•Interazioni dominate dall’informazione e
non dall’energia
•Stati macroscopici di non equilibrio
Fisica dei Sistemi Complessi
La Fisica è la Scienza che si occupa di
descrivere la Natura (φύσις) attraverso il
linguaggio della Matematica ricercando le
Leggi Universali
Fisica dei Sistemi Complessi
•Campi di ricerca interdisciplinare
•Analisi di grandi quantità di dati (definizione di nuovi
osservabili)
•Studio di analitico e numerico di modelli ‘semplici’
•Ricerca di leggi ‘universali’
•Formulazione di Teorie Generali (predizione)
Fisica dei Sistemi Complessi
L.Boltzmann
J.Von Neumann
Criticità e transizioni di fase
Interazioni Collettive
Auto-organizzazione
Proprietà Emergenti
Fisica dei Sistemi Complessi
Osservazioni ed Esperimenti
Modelli e Simulazioni
Nuove Teorie e Leggi Fisiche
Dati GPS per la Mobilità Urbana
Mobilità urbana
Fenomeni di isteresi:
congestione
Distribuzione dei viaggi
Tempo Urbano
Prospettive
•Il numero di dati e osservazioni è in crescita
esponenziale e si svilupperanno nuove tecniche
per determinare osservabili e parametri di
controllo
•La potenza dei computer darà la possibilità di
simulare modelli complessi
•Nuovi sviluppi per la Matematica e nuove Teorie
Fisiche
•Riunificazione della ricerca scientifica in ambiti
interdisciplinari
Obiettivo
Conclusioni