iHEART: la complessa matematica del cuore - Intervista ad Alfio Quarteroni

On May 30, 2017

Poche settimane fa Alfio Quarteroni si è aggiudicato un nuovo importante finanziamento da parte dell'European Research Council, un ERC Advanced Grant da 2.35 milioni di Euro con i quali svilupperà nei prossimi 5 anni il progetto iHEART - An integrated heart model for the simulation of the cardiac function.

Abbiamo chiesto direttamente da lui di cosa si tratta.

Ci racconti cos'è il progetto iHeart?
iHEART è un progetto che si propone di realizzare un modello matematico integrato del cuore, in grado di tradurre il funzionamento di questo organo straordinario in equazioni matematiche. L'obiettivo è di giungere ad una migliore comprensione della funzione cardiaca ricorrendo di meno a esami costosi e invasivi per il paziente. Ma anche di aiutare il medico a capire come intervenire in caso di patologie e, se ci fosse bisogno di un intervento chirurgico, coadiuvarlo per la scelta della migliore strategia operatoria. Permetterà inoltre di realizzare scenari di evoluzione di particolari condizioni cliniche, difficilmente ottenibili con gli strumenti della medicina tradizionale.
Più nello specifico, vorremmo: integrare in un unico modello matematico i diversi processi della funzione cardiaca: l'elettrofisiologia, la deformazione meccanica che consente la contrazione e il rilassamento del muscolo cardiaco, la fluidodinamica di ventricoli e atrii e l'interazione con la dinamica valvolare, e in ultima istanza, l'accoppiamento della circolazione cardiaca con quella sistemica e polmonare; risolvere numericamente questo "mostruoso" sistema di equazioni alle derivate parziali ed ordinarie evolutive e non lineari, multifisica e multiscala; infine, affrontare problemi di rilevanza clinica con cardiologi e cardiochirurghi operanti in numerosi ospedali nazionali e stranieri.

Linee di corrente e strutture vorticose nel ventricolo sinistro

Lavori sulla modellistica del sistema cardiocircolatorio da ormai qualche anno. Quando hai iniziato a lavorarci immaginavi che si sarebbe arrivati a modelli così avanzati?

Che si trattasse di una prateria sconfinata in grado di offrire una rigogliosa messe di nuovi problemi matematici lo si è intuito da subito. A posteriori, sono soddisfatto di constatare che procedendo con metodo e con una visione "sistemica" dal punto di vista matematico siamo riusciti a tracciare una pista scientifica chiara ed efficace. Per questo devo ringraziare le decine di collaboratori che mi hanno aiutato in questo percorso, a partire da Alessandro Veneziani, il mio primo brillante studente "cardiovascolare".

Partizionamento in sotto-domini per il calcolo parallelo

Questo riconoscimento dall'European Research Council non è il primo per te. Nel 2009 hai ricevuto un altro ERC Advanced Grant per il progetto MathCard e successivamente altri due ERC PoC (Proof of Concept) Grant. Qual è il segreto del tuo successo in questi bandi che sappiamo essere estremamente competitivi?

Lo sapessi....In realtà ogni progetto fa storia a se. In astratto, l'ERC vuole progetti ambiziosi, high risk/ high gain, che si posizionino al di là del fronte di conoscenza dei proponenti. Bisogna mirare molto in alto, come se un albero avesse l'ardire di spingere i suoi rami molto più su di quanto non lo siano; e tuttavia lasciando intuire che le sue radici sono forti a sufficienza per poter assecondare questo impulso.
Visione e credibilità, forse sono queste le due parole che userei per sintetizzare il mix che serve per un progetto competitivo.

Con il progetto iHeart rientri in Italia, al Politecnico di Milano, dopo l'esperienza all'EPFL di Losanna. Puoi fare un confronto tra queste due realtà universitarie?

Due Scuole Tecnologiche di straordinario livello. Il confronto richiederebbe una analisi articolata. Mi limito ad una estrema sintesi: EPFL imbattibile per qualità dei suoi docenti, Politecnico inarrivabile per intelligenza e passione dei suoi studenti.

Nella tua carriera hai tenuto corsi di Matematica Applicata a decine di migliaia di studenti di diversi indirizzi e livelli di studio (dal primo anno di università al dottorato) e hai visto evolvere il ruolo della matematica nella società che ci circonda. Cosa pensi della Matematica che si insegna oggi nelle nostre università e nelle nostre scuole superiori?

Quando ho iniziato a fare il "matematico applicato", 30 anni fa ormai, ricordo che spesso ci dicevamo: "questo metodo forse puo' interessare gli ingegneri". Avevamo, noi matematici applicati, un atteggiamento molto subalterno: come dovessimo legittimarci. Oggi molti ingegneri sono orgogliosi di collaborare con matematici. È un ribaltamento del paradigma: la matematica ha una centralità assolutamente impensabile sino a pochi decenni fa. Merito degli straordinari successi che i matematici hanno avuto nel proporre idee, approcci e algoritmi che hanno avuto un impatto straordinario nel nostro vivere quotidiano.
E' uno scrigno di credibilità prezioso che non dobbiamo dissipare. Il modo migliore per farlo, credo, è dimostrare di saperci rinnovare: come ricercatori, accettando sfide impegnative anche se scomode (perché ci portano al di fuori di quello che è il nostro tradizionale campo di azione); come docenti, non avendo timore di rinnovare continuamente i nostri corsi - per intercettare l'interesse degli studenti, molto più bravi nel muoversi "cross field" di quanto non lo fossimo noi prima di Internet, e per creare un flusso più rapido di trasferimento fra ricerca e insegnamento.
Questa maggior trasversalità dovrebbe percolare, gradualmente, anche nella scuola secondaria, troppo impermeabile al cambiamento, troppo lontana dal saper trasmettere agli studenti il fascino che la matematica esercita nella società di oggi.

(Intervista a cura di Nicola Parolini)

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