A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Semeion, la matematica per comprendere la complessità

Semeion, la matematica per comprendere la complessità

“Tutti noi ogni giorno usiamo la matematica: per prevedere il tempo, per dire l'ora, per contare il denaro. Usiamo la matematica anche per analizzare i crimini, comprendere gli schemi, prevedere i comportamenti. Usando i numeri, possiamo svelare i più grandi misteri della vita!” Sono le parole di Charlie Eppes in Numb3rs, fortunata serie televisiva di Cbs in cui si possono apprezzare le infinite applicazioni della matematica nel nostro quotidiano.

Ma non è necessario andare tanto lontano per scoprire centri di ricerca di eccellenza che anche qui da noi lavorano con numeri e formule per comprendere fenomeni di incredibile complessità, capaci di passare dall’astrazione più elevata alla pratica più concreta, per dare soluzioni a problemi che ancora oggi pensiamo impossibili, come – ad esempio – prevedere i disastri naturali, diagnosticare precocemente una malattia neurodegenerativa, scoprire l’abitazione di un “soggetto ignoto” che ha appena commesso un crimine.

Uno di questi è il Semeion – Centro Ricerche di Scienze della Comunicazione. Ha sede a Roma, dove dal 1985 svolge ricerca di base, sperimentale e applicata nel settore dell’intelligenza artificiale. Oggi Istituto Scientifico Speciale del Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), collabora fattivamente con diversi enti italiani e internazionali fra i quali il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), ma anche con l’Università del Colorado, l’United Nations Development Programme (UNDP) e Scotland Yard.

Nei laboratori del Semeion, negli anni sono stati ideati, progettati e sperimentati nuovi modelli di “sistemi artificiali adattivi”, ossia reti neurali, algoritmi evolutivi, sistemi di analisi e pre-processamento dei dati, oltre a programmi informatici finalizzati alla sperimentazione di modelli matematici. L’attività di ricerca si è concretizzata – a oggi – in oltre 200 pubblicazioni di articoli scientifici su riviste internazionali, diversi libri monografici e 11 brevetti internazionali, che coprono principalmente quattro aree applicative: quella della sicurezza sociale e dei fenomeni criminali; quella biomedicale dell’imaging diagnostico e clinico-farmaceutico; quella delle previsioni economico-finanziarie; quella della pianificazione e della gestione del territorio.

buscema_700

“Al Semeion si studiano i sistemi complessi, quei sistemi che creano da soli le proprie regole di funzionamento: sono regole che non si possono conoscere all’inizio del processo, ma vengono generate dall’interazione tra le parti”, spiega a ResearchItaly Massimo Buscema (nella foto), direttore del centro e professore di scienze matematiche e statistiche all’Università del Colorado di Denver, in USA. “In questo caso – continua Buscema – è necessario procedere prendendo le informazioni minime del sistema, lasciarle interagire sino a far emergere dal basso il modello intrinseco del processo. È proprio come un film: per comprenderlo non lo si può ridurre a una fotografia o a un singolo fotogramma.”

Tutto nasce nel mondo dell’intelligenza artificiale, che storicamente sviluppa al suo interno tre approcci complementari: la simulazione del cervello umano per comprenderne il funzionamento (bioingegneria); l’emulazione del cervello umano per costruire modelli con funzionamento analogo (computer science); l’approccio fisico “che si ispira al funzionamento del cervello come manufatto materiale per capire le leggi di trasformazione dei comportamenti singoli in comportamenti collettivi, come la fisica dei gas, le aggregazioni di molecole, le folle che si organizzano in sciami.” Quest’ultimo è l’approccio preferito al Semeion di Roma.

folla_700

Fonte Redazione ResearchItaly
Data pubblicazione 20/04/2015