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 armando.bazzani@unibo.it 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