Fisica statistica per la modellizzazione di reti

Fisici esperti di teoria delle reti hanno creato metodi e idee della fisica statistica per la biologia e la descrizione di reti sociali ed economiche

Una collaborazione tra Istituto dei sistemi complessi del Cnr, Imt di Lucca e Università di Leiden ha prodotto un framework comune, basato sulle idee proprie della fisica statistica, per la modellizzazione di reti complesse, applicabile a sistemi reali che spaziano da quelli socio-economici a quelli naturali.

La principale applicazione si ha quando bisogna ricostruire la struttura di tali sistemi a partire da informazioni parziali. Ad esempio, nel caso delle banche e degli scambi finanziari coperti dalla privacy. Lo studio è pubblicato nel numero inaugurale di Nature Reviews Physics

Molti sistemi socio-economici e naturali possono essere efficacemente modellizzati come reti in cui i nodi rappresentano gli elementi che interagiscono tra loro e i legami le interazioni stesse le quali spesso danno luogo a strutture complesse ed irregolari. Tale modellizzazione è fondamentale per lo studio approfondito di tali sistemi: talvolta, però, non si ha accesso alla struttura totale della rete, ma si ha un'informazione parziale, da cui sorge la necessità di elaborare modelli statistici adatti alla ricostruzione della rete globale.

Fisici esperti di teoria delle reti dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), in collaborazione con colleghi della scuola Imt di Lucca e dell'Università di Leiden in Olanda, hanno pubblicato nel numero inaugurale di Nature Reviews Physics un lavoro dove si presenta un approccio matematico comune a questi problemi, basato sui metodi e le idee proprie della fisica statistica, che permette ampie applicazioni in ambiti scientifici che vanno dalla biologia alla descrizione delle reti sociali ed economiche.

“Spesso questi sistemi sono schematizzati come reti per le quali, nel recente passato, sono stati sviluppati molti strumenti teorici e numerici di analisi, a partire dalla teoria matematica dei grafi. È il caso per esempio delle reti bancarie che scambiano moneta o titoli, degli ecosistemi con specie legate da rapporti preda-predatore o delle rete funzionali delle aree corticali del cervello, che interagiscono dinamicamente”, spiega Andrea Gabrielli, ricercatore Cnr-Isc. “Tuttavia, per limiti sperimentali o imposti dall'esterno, come le clausole di privacy che non permettono la conoscenza di tutti gli scambi finanziari in una rete interbancaria, l'informazione parziale sulla rete rende necessaria la formulazione di modelli statistici per dedurne le sue proprietà strutturali”.

Sottili vasi sanguigni nelle ossa umane

Un gruppo di scienziati tedeschi hanno individuato sottili vasi sanguigni che agiscono come un sistema di gallerie all'interno delle ossa

scoperta una rete sconosciuta di sottili vasi sanguigni che agiscono come un sistema di gallerie all'interno delle ossa.

Spesso quando pensiamo ad un osso ci viene in mente qualcosa che possiede una struttura solida, soprattutto quando si parla del suo strato esterno duro definito osso corticale. Ma la scoperta di passaggi nascosti ma visti prima che attraversano le ossa sia negli animali sia negli esseri umani potrebbe condurre a dover ripensare la struttura e la funzione dell'anatomia dell'apparato scheletrico di base.

In un nuovo studio, un gruppo di ricercatori tedeschi riferisce di aver scoperto una rete sconosciuta di sottili vasi sanguigni che agiscono come un sistema di gallerie all'interno delle ossa.

Quale potrebbe essere la funzione principale di tale rete? La funzione principale di tale rete potrebbe essere quella di aiutare la diffusione efficiente e rapida del sangue e delle cellule immunitarie in tutto il corpo.

«Essere in grado di trovare una nuova struttura anatomica centrale che non è stata descritta in alcun libro di testo del 21° secolo è davvero qualcosa che non ti aspetti» spiega l'immunologo molecolare Matthias Gunzer dell'Università di Duisburg-Essen. (1)

Esperienze sinestesiche costruite dal cervello

La sinestesia rappresenta la significazione della comunicazione sensoriale del cervello mediante l'utilizzazione combinata di più sensi

Normalmente i nostri ricettori sensoriali comunicano al cervello sensazioni differenti che corrispondono ad aree cerebrali specifiche le quali non interagiscono tra di loro, se non per un ricorso al confronto con la memoria di esperienze precedenti.

Così quando vediamo una mela percepiamo anche il suo profumo e gusto come sensazioni differenziate, che ritornano alla memoria come sapori.

Infatti il cervello tende a separare e stabilizzare indipendentemente le varie sensazioni agendo in vari modi:

stabilizza progressivamente fino al limite dell'orizzonte, la invarianza della forma un oggetto anche quando ci appare più piccolo per effetto della distanza o proveniente da un differente angolo di visuale;

stabilizza la percezione dei colori anche quando cambia la illuminazione, almeno fino a quando la luce non è troppo tenue così che il colori scompaiono nel grigiore notturno;

stabilizza il movimento relativo degli oggetti almeno finché trova un punto di riferimento fisso.

Nel caso di Handicap visivo, la tipologia di apprendimento che determina la stabilizzazione delle relazioni spazio temporali dedotte dalla ricezione sensoriale, viene meno per evidente necessita di ristrutturazione delle relazioni tra ricezione sensoriale e elaborazione cerebrale; nell’ambito di tale ristrutturazione fisiologica, l'apprendimento può essere opportunamente indirizzato a favorire una ricostruzione adeguata alle condizione di handicap in relazione allo spazio tempo della ricezione in ogni fase della ricostruzione percettiva del mondo, attuando “Sinestesie complementari” di apprendimento tra le differenti vie sensoriali.

Pagine