Aprile 2011: Mese della consapevolezza matematica

On May 8, 2011

Aprile 2011 è il "Mese della consapevolezza matematica", un'occasione per guardare più da vicino alcuni argomenti matematici molto interessanti come i Sistemi Complessi, il tema su cui è caduta la scelta questa volta della gruppo per la diffusione della matematica composto dall'American Mathematical Society, l'American Statistical Association, dalla Mathematical Association of America, e dalla Society for Industrial and Applied Mathematics e per la prima volta la SIMAI, attraverso il sito MADDMATHS!, ha deciso di riprendere in Italia questa iniziativa. Organismi viventi, popolazioni, economia, Internet: lo studio dei "sistemi complessi", attraverso matematica e statistica, riserva non poche sorprese in praticamente quasi tutti gli ambiti della nostra vita quotidiana. Lo dimostrano i saggi che vi proponiamo di seguito.

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L’American Mathematical Society, l’American Statistical Association, la Mathematical Association of America, e la Society for Industrial and Applied Mathematics

 PRESENTANO

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Aprile,  Mese della Consapevolezza Matematica 2011

Districarsi tra i Sistemi Complessi

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Traduzione e pubblicazione a cura della SIMAI:

(Cristiana Di Russo, Alice Sepe, Andrea Tosin, Stefano Pisani e Roberto Natalini)

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Negli Stati Uniti ogni anno viene indetto, nel mese di Aprile, il Mathematics Awareness Month (Mese della Consapevolezza Matematica) per incoraggiare la comprensione popolare e l'interesse per la matematica. Questa iniziativa è sponsorizzata dalJoint Policy Board for Mathematics, un comitato che riunisce le principali società matematica americane, e si articola in varie iniziative, tra cui la pubblicazione di una serie di saggi e di un poster che illustrano gli sviluppi matematici e le applicazioni in un particolare settore della matematica. Quest'anno il tema sono i Sistemi Complessi e abbiamo deciso di offrire ai soci SIMAI e ai nostri lettori, oltre al Poster scaricabile ad alta risoluzione dell'iniziativa, le traduzioni dei saggi con cui alcuni ricercatori hanno celebrato questo Mathematical Awareness Month 2011. In più, un bonus finale: un articolo di qualche tempo fa del nostro Andrea Tosin, perfettamente in tema con l’argomento dei Sistemi Complessi. Buona lettura!

DISTRICARSI TRA I SISTEMI COMPLESSI

Come si propagano le epidemie, come volano gli stormi di uccelli, come funziona il mercato azionario? Molte di queste domande hanno risposte che rientrano nel dominio della matematica.

Dalle entità naturali, come le cellule viventi, le colonie di insetti e interi ecosistemi, alle nostre invenzioni come le reti elettriche, le reti di trasporto e Internet, noi vediamo sistemi complessi ovunque. Decifrare la matematica dietro questi sistemi può servire a districare reti ben strutturate e motivi osservabili nelle strutture artificiali e naturali. Questa è l'idea principale del Mathematics Awareness Month 2011. Capire questi sistemi complessi non serve solo ad aiutarci a condurre e migliorare l'affidabilità delleinfrastrutture essenziali alla vita quotidiana. Servono anche a permetteci di interpretare, potenziare e interagire meglio con i sistemi naturali. I modelli matematici possono far emergere le interazioni tra i componenti di questi sistemi, analizzare il loro comportamento spontaneo ed emergente, e quindi concorrere a prevenire sviluppi indesiderabili e a potenziare gli aspetti favorevoli durante il loro adattamento ed evoluzione.

 

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Poster

Per ordinare il Poster del Mese della Consapevolezza Matematica 2011, manda un'email aliberatore@siam.org, con il subject: "MAM 2011 Poster Order." SI prega di includere, nome, indirizzo, e numero di carta di credito (Visa o MasterCard) e la data di scadenza della carta.Le spese postali possono dipendere dalla destinazione.

Per gli ordini postali scrivi a: Arlette Liberatore
Society for Industrial and Applied Mathematics
3600 Market Street, 6th Floor
Philadelphia, PA 19104 USA

Download il poster:   8.5x11 •Hi-resolution

Saggi sul tema dei sistemi complessi

image012Interazioni fra popolazioni con trasmissione di malattia di Sara Y. Del Valle e James P. Smith

Quante volte abbiamo tremato, sentendo qualcuno che starnutiva un po’ troppo spesso nel nostro ufficio? Il primo saggio che vi proponiamo ci racconta la storia di un gruppo di matematici e informatici del Los Alamos National Laboratory(New Mexico) che si sono posti un problema molto concreto: studiare da vicino, con statistica e modelli matematici, come interagiscono le persone e si diffondo malattie contagiose come l’influenza. Per farlo in modo credibile, hanno costruito una popolazione popolazione virtuale di più di 280 milioni di individui che rappresentasse l’intera popolazione degli Stati Uniti, e poi hanno analizzato la diffusione di quelle malattie che richiedono vicinanza fisica per diffondersi.

Qui potete leggere l’articolo originale: Population Interactions Resulting in Disease Transmission di Sara Y. Del Valle e James P. Smith.

Qui invece potete scaricare la nostra traduzione, “Interazioni fra popolazioni con trasmissione di malattia”.

 

image_previewGli organismi come sistemi complessi di John Guckenheimer

Tra i vari sistemi complessi, quelli che esibiscono il più alto grado di complessità sono forse gli organismi viventi. Come si organizzano le cellule? E gli organismi complessi? E le macchie del leopardo? L'evoluzione e la selezione naturale sono centrali nella biologia. I loro effetti combinati conducono alla sopravvivenza del più forte: gli organismi si adattano in modo ottimale. Non sappiamo esattamente che cosa è ottimizzato, ma è possibile trovare creature che hanno sviluppato notevoli adattamenti. Tuttavia, l'evoluzione e la selezione naturale non sono la stessa cosa. L’ evoluzione agisce per mezzo di mutazioni. La selezione naturale tra le mutazioni, d’altra parte, dipende dal processo ed è insensibile alle sequenze nucleotidiche e alle strutture proteiche. Ciò che conta è che gli organismi possano mangiare ed evitare di essere mangiati, mentre crescono, maturano, e si riproducono. Data la variabilità dell'ambiente nel quale l'organismo vive, questo deve essere adattabile e resistente. Come si collega l'evoluzione delle molecole biologiche alla idoneità dell'organismo? Questa è una domanda la cui soluzione richiede la ricerca di principi di carattere generale riguardo i sistemi complessi.

Qui potete leggere l’articolo originale: Organisms as Complex Systems di John Guckenheimer.

Qui invece potete scaricare la nostra traduzione, “Gli organismi come sistemi complessi”.

 

 

image014L'effetto economico di eventi catastroficidi Brian K. Edwards e Mary Ewers

Le grandi calamità provocano seri danni che possono essere analizzati, dal punto di vista economico, in molti modi, che possono spaziare da semplici metodi ad approcci più sofisticati che catturano la complessa dinamica nella sua globalità, dall'evento iniziale ai primi segni di recupero. In questo secondo saggio che vi proponiamo, viene presentato un metodo intermedio, il sistema input-output, che sembra essere molto efficace nella stima degli effetti economici a breve termine degli eventi catastrofici.

Qui potete leggere l’articolo originale:Economic Impacts from Catastrophic Events di Brian K. Edwards e Mary Ewers.

Qui invece potete scaricare la nostra traduzione, “L'effetto economico di eventi catastrofici”.

image016Impatti sulle infrastrutture di Darrin B. Visarraga

Ancora un articolo sugli eventi catastrofici e i suoi impatti. Un sistema estremamente complesso, è delle infrastrutture: le infrastrutture energetiche interconnesse e interdipendenti sono sistemi estremamente complessi, composti da, per esempio, centrali elettriche, raffineri, linee telefoniche, ferrovie, condotti idrici e anche dai cosiddetti decision maker umani (consumatori, legislatori, investitori, etc.). Eventi recenti come il deragliamento del treno nel tunnel sotto lo Howard Street Tunnel a

Baltimora (2001), l'attacco dell'11 Settembre a New York e Washington (2001), o l'uragano Katrina (2005), che conseguenze possono avere su questo complesso sistema di infrastrutture, e quindi sulla società?

Qui potete leggere l’articolo originale:Infrastructure Impacts di Darrin B. Visarraga.

Quiinvece potete scaricare la nostra traduzione, “Impatti sulle infrastrutture”.

 

 

image018Guasti a cascata: proprietà estreme dei grandi black-out nelle reti elettriche diPaul D.H. Hines, Benjamin O’Hara, Eduardo Cotilla-Sanchez e Christopher M. Danforth

Il 14 agosto 2003, alle 13 e 42, un operatore di una centrale elettrica del Sistema Operativo indipendente del Midwest degli USA chiese ad un altro operatore del Gas e Elettricità di Louisville: «Ehi, che sta succedendo?». Due ore e mezza dopo, 50 milioni di persone nel Nord-Est degli Stati Uniti e nel Sud-Est del Canada non avevano più energia elettrica dalle centrali.

Tre anni dopo, il 4 novembre 2006, alle 21 e 30, alcuni operatori tedeschi staccarono un paio di collegamenti attraverso il fiume Ems, per permettere il passaggio in sicurezza della nave da crociera “Perla Norvegese”. Nel giro di una mezz'ora, 15 milioni di europei erano al buio. Benvenuti nel mondo complesso dei black out a catena.

Qui potete leggere l’articolo originale:Cascading Failures: Extreme Properties of Large Blackouts in the Electric Grid di Paul D.H. Hines, Benjamin O’Hara, Eduardo Cotilla-Sanchez e Christopher M. Danforth.

Qui invece potete scaricare la nostra traduzione, “Guasti a cascata: proprietà estreme dei grandi black-out nelle reti elettriche”.

 

 

image020Il traffico che non ti aspetti di Andrea Tosin

Siamo proprio sicuri che, prendere la tangenziale o la superstrada, ci farà arrivare prima a destinazione? Il traffico veicolare è un esempio di sistema complesso che ci fa saltare i nervi tutti giorni. Proprio perché è molto complesso, non obbedisce sempre e necessariamente alle leggi dell’intuizione e del senso comune. Anzi. Scopriamo perché con l’articolo “Il traffico che non ti aspetti”di Andrea Tosin, che potete leggere qui suMaddmaths!.

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