La frontiera della complessità

Presentazione sul tema: "La frontiera della complessità"— Transcript della presentazione:

1 La frontiera della complessità
F.T.Arecchi Università di Firenze Messina 3/03/06

2 -- Creazione dello European Research Council
U E P Q -- Ricerca = elemento rilevante per aiutare l'industria europea a competere a livello internazionale. -- Creazione dello European Research Council Nove temi : 1- Health 2- Food, agriculture and biotechnology 3- Information and communication technologies 4- Nanosciences and nanotechnologies 5- Energy 6- Environment Transport Socio-economic sciences and the humanities 9- Security and Space

3 CRUI presenta 7 PQ Calendario eventi
3/3/06marzo 2006 Messina Biotecnologie 17/6/0517 giugno 2005 Milano Collaborazione tra impresa e università 10/6/051010/6=5 giugno 2005 Trento Alleanza fra ricerca, impresa e banca 20 maggio 2005 Ancona 20/5/05 Politica spaziale europea 13 maggio 2005 Napoli 13/5/05 Finanziamento per la ricerca europea nel periodo 19 aprile 2005 Genova 19/4/05 Verso un Consiglio Europeo delle Ricerche

4 Le scienze e i loro campi di applicazione
sociologia comunità fisiologia organi citologia cellule chimica molecole fisica atomica atomi Complessità come ponte inter-disciplinare fisica neuro-fisica econo-fisica neurologia economia neuro-economia

5 Come nascono le parole della scienza
MELA Linguaggio ordinario Posizione e velocità delle molecole / atomi Sapore Colore Forma Peso Linguaggio fisico

6 Che cosa è il modello l modello è l’insieme delle quantità codificate in numeri n,m…(concetti) più le relazioni matematiche che li collegano ( leggi=equazioni ), le cui soluzioni anticipano lo stato futuro.

7 Dualismo (Gap ) fra: Scienze formali
Modello D.Hilbert K.Goedel e...

8 Scienze umane (dello spirito)
significato parola B A polisemia ermeneutica

9 1931,Goedel,teorema di indecidibilità:
Limite del modello 1931,Goedel,teorema di indecidibilità: prima o poi si arriva a proposizione indecidibile all’interno della teoria. Equivalente “computazionale” ( Turing 1936): impossibilità di una macchina di calcolo di fermarsi per un generico input. Dunque, non possiamo costruire una teoria chiusa del mondo, cioè dedurne tutti gli aspetti da un numero finito di assiomi.

10 C1- Complessità algoritmica (complicazione)
-- t1 tempo necessario per descrivere un singolo elemento; si abbiano N elementi: tempo totale di calcolo T : Caso semplice T = N t1 Caso complesso T’ = 10 Nt1 P.es., t1 =1 microsec = 10 –6 sec, N=100, T=100 t1 = = sec T’ = = sec (molto più lungo dell’età dell’universo che è sec).

11 C2- Complessità semantica
Scomponiamo una mela nelle sue affezioni quantitative , Se abbiamo scelto un numero adeguato di indicatori, la collezione dei numeri dovrebbe caratterizzare la mela (codice a barre). Ciò però non ne esaurisce la realtà . In effetti l’ intero (la mela) precede le misure separate, che forniscono quantità derivate, non primitive: si appoggiano alla mela ma una volta astratte non permettono la ricostruzione completa della mela. Non siamo mai sicuri che non ci sia un ulteriore punto di vista inedito che arricchisca la descrizione della mela

12 Complessità come ponte interdisciplinare:
-possiamo acquisire cose significative del mondo esterno utilizzando concetti e regole nati in discipline diverse? -e come ?

13 Complessità come apertura all’ambiente: a) noise
sporcare un calcolo deterministico con un disturbo (noise) che permetta di esplorare situazioni altrimenti non accessibili: oracle machine, metodi Montecarlo, macchine di Boltzmann. o b) influsso del mondo esterno? problema semantico: come acquisire cose significative del mondo esterno attraverso percezione e cognizione (lettura a più livelli,con codici diversi)

14 Neurone selettivo di barre verticali
Hubel-Wiesel 1962 (selezione evidenziata dal numero di impulsi elettrici)

15 Feature binding (legame di configurazione)
Ogni cerchietto rappresenta un campo ricettivo che isola dettagli specifici (ad es. barra verticale).

16 Cooperazione fra stimoli e categorie memorizzate per formare una percezione

17 Sezioni 2D costruzione tomografica 3D
Visione diretta Sezioni 2D costruzione tomografica 3D Visione indiretta ? Conteggi registrati Proiettile sonda Indeterminazione di Heisenberg : Δ(posizione) xΔ(velocità)> costante

18 Probabilità di localizzazione ideale reale velocità posizione

19

20 Localizzazione non precisa nella scrittura musicale (donde la libertà di interpretazione )

21 Einstein senza relatività
1905 , luce granulare (fotoni) 1905,fluttuazione/dissipazione (caso/necessità) 1908, elasticità granulare (fononi) 1909,dualità onda-corpuscolo 1910, opalescenza critica 1917, emissione spontanea/stimolata (laser) 1924, condensazione di Bose-Einstein (BEC) CLR Q

22 correlazioni a lungo raggio
CLR: correlazioni a lungo raggio

23 Moto browniano fluttuazione temperatura dissipazione fluttuazione
proporzionale a dissipazione

24 Opalescenza critica CLR Due ingredienti: 1. mutua interazione:
molecola CLR Due ingredienti: 1. mutua interazione: 2.abbassamento di temperatura

25 o di una parola in un discorso
CLR nella percezione del significato di uno stimolo esterno (feature binding) o di una parola in un discorso Ma se c’è interazione fra i significati Allora,al disotto di un livello di rumore(bassa temperatura) o per una illuminazione forte,correlazione fra i vari significati cioè

26 Da complicazione a complessità (scienza creativa = scoperta di CLR): - da tabella Mendeleev ad atomo (Bohr, Pauli); - da particelle elementari a quarks (M Gell Mann); -da leggi di scala in transizioni di fase a gruppo di rinormalizzazione (K Wilson); -da disordine (vetri di spin) a rottura simmetria di replica (G Parisi); -da leggi di potenza in fratture/terremoti, mercati finanziari, sequenze basi in DNA , reti metaboliche etc. a: ??????

27 B A B A Circolo ermeneutico: Spirale ermeneutica:
logica univoca da computer trasferita al linguaggio ( ho ritagliato un sotto-spazio semantico) B A B Spirale ermeneutica: oltre la macchina di Turing (lo spazio dei significati non è fisso ma può crescere) A