15 dicembre 2007

Scienza della complessità: dal traffico alle epidemie, il ritmo del disordine.

complessità
Tutto compreso. Cos’hanno in comune il traffico urbano, il contagio dell’influenza, l’andamento dei mercati finanziari, la rete Internet e il comportamento di un branco di spigole? Semplice: sono tutti sistemi complessi. Attenzione: complessi, non complicati. La differenza è nella stessa origine delle parole. Complicato (cum plicatus) significa piegato insieme, come un aereo di carta, mentre complesso (com plexux) sta per intrecciato, come un cesto di vimini. Nel primo caso i movimenti che portano alla costruzione del piccolo aereo si possono ripetere anche a ritroso, per smontarlo e ripristinare il foglio di partenza: il processo è tutto sommato reversibile. Nel secondo invece la forza della struttura risiede nel contatto tra le fibre vegetali la cui essiccazione introduce condizioni irreversibili. Tornando ai nostri sistemi la loro particolarità è di essere composti da numerosi elementi (semplici o a loro volta complessi) che interagiscono reciprocamente e di essere aperti, ovvero di avere relazioni con l’esterno: sono sistemi altamente complessi, ad esempio, gli esseri viventi dotati di sistema nervoso e le organizzazioni sociali. Se analizziamo questi sistemi anche limitandoci a esaminare le parti che li compongono il loro funzionamento dell’insieme resta sempre molto difficile da rappresentare e da capire. Un oggetto invece non complesso, ma solo complicato, è ad esempio, un televisore, del quale possiamo ricostruire una mappa completa del funzionamento.
Il primo approccio concettuale alla scienza della complessità risale a quasi 60 anni fa. Nel 1948, in un articolo pubblicato sulla rivista American Scientist e intitolato "Science and Complexity" il matematico Warren Weaver ipotizzava una distinzione in tre classi per i sistemi dinamici naturali: quelli “semplici", caratterizzati quindi dalla scarsità di variabili in gioco, quelli “a complessità disorganizzata", dotati di un numero estremamente elevato di variabili, in gran parte sconosciute, e quelli “a complessità organizzata": ricchi cioè di variabili ma connesse fra loro. Sono questi ultimi i sistemi che si incontrano in economia, fisica, biologia, medicina. Per Weaver i problemi posti dai "sistemi a complessità organizzata" erano "troppo complicati per sottomettersi alle vecchie tecniche del XIX secolo che avevano un successo così evidente nei problemi di semplicità a due, a tre o a quattro variabili". Oggi, grazie a strumenti sempre più potenti, stiamo passando dalla conoscenza del comportamento dei costituenti di base (ad esempio, nel caso della biologia, le proteine) alla deduzione del comportamento globale del sistema (l’organismo vivente nel suo insieme o parti di esso, basti pensare al cervello). Lo sviluppo della scienza della complessità ha trovato fra i suoi sostenitori due premi Nobel: Ilya Prigogine (chimico belga di origine russa, studioso dei processi irreversibili) e Murray Gell-Mann (il fisico statunitense celebre per la scoperta dei quark). Ma negli ultimi anni questo approccio si è allargato ad altri campi: in particolare alle scienze economiche. Oggi si parla di management della complessità per indicare un nuovo modo di gestire le organizzazioni, viste come sistemi complessi collocate in ambienti nei quali dominano imprevedibilità e discontinuità. Capire la complessità significa cogliere le relazioni tra le parti e riconoscere comportamenti ricorrenti. Una delle più impressionanti evidenze di questo tipo, come spiega Mark Buchanan (fisico e redattore di Nature) nel libro “Nexus. Perché la natura, la società, l’economia, la comunicazione funzionano allo stesso modo” (Mondadori, 2004, 273 pagine, 8,80 euro), è quella delle cosiddette reti di piccolo mondo. Analizzando comportamenti umani, sistemi neurali, reti telematiche e strutture fluviali, Buchanan dimostra che i punti di una rete (sociale, biologica o artificiale) si possono collegare in un modo che non è né strutturato né completamente casuale, e che tutti i sistemi a rete funzionano in base a questo schema. La rete Internet, il World Wide Web, le reti elettriche e telefoniche, ma anche quelle sociali e culturali, fino alle ramificazioni delle cellule nervose, sono tutti esempi di reti complesse. Fornire una descrizione completa della struttura (grafo) spesso è troppo dispendioso, pertanto si adottano approcci di tipo statistico.
Un Centro di ricerca per lo studio delle Reti Complesse è appena nato in Sardegna. Lo ha fondato il fisico Alessandro Chessa (tra gli organizzatori del convegno Reti complesse, dalla biologia alla telematica, svoltosi a Pula nel mese di giugno) e vi operano una decina di ricercatori che lavorano prevalentemente in rete con strumenti che consentono la collaborazione a distanza, via Web, e che affiancano il Gruppo Teorico dei Sistemi Complessi del Dipartimento di Fisica dell'Università di Cagliari (guidato dal Gianni Mula).
"Il laboratorio che dirigo – spiega Chessa – si chiama Linkalab e collabora a livello internazionale con i più importanti studiosi di questo settore. In particolare Guido Caldarelli (docente alla Sapienza) e Alessandro Vespignani (Indiana University)."
Dove conducono le vostre ricerche?
"Linkalab ha già avviato varie ricerche applicative in numerosi settori disciplinari, come le reti territoriali ad esempio quelle stradali o elettriche, e le reti biologiche, siano esse genetiche o neurali. Ultimamente ci stiamo concentrando sullo studio delle reti sociali, sia virtuali, come le comunità online, che reali, in particolare le reti sanitarie. Nel primo caso sul fronte delle reti sociali on line stiamo analizzando con nuovi algoritmi la struttura della rete a grafo degli utenti del servizio Facebook, che con 50 milioni di persone è attualmente il più grosso fenomeno di social networking al mondo. Questi algoritmi porteranno a una nuova classificazione dei nodi/utenti della rete che potrà essere utilizzata sia per una più efficace ricerca delle informazioni e delle affinità tra utenti, che per il perfezionamento dei canali pubblicitari. Nel campo delle reti sanitarie abbiamo completato studi sull'organizzazione degli ospedali sardi e ora stiamo analizzando la rete degli ospedali su tutto il territorio della Sardegna, sia in termini di richiesta di prestazioni reciproche tra reparti delle varie aziende ospedaliere, che di mobilità del personale e dei pazienti sul territorio regionale."
Quali sono i vostri obiettivi?
"Crediamo che la Sardegna possa rappresentare un laboratorio naturale per lo studio dei fenomeni di rete complessa e che le nostre ricerche costituiscano anche una straordinaria occasione per coniugare ricerca e promozione territoriale in un unico progetto. La scommessa finale è di incrociare queste analisi sulla rete sanitaria con gli studi delle reti territoriali già effettuati, utilizzando i dati socio-economici relativi alla popolazione e alla loro distribuzione sul territorio."

Andrea Mameli, L'Unione Sarda, pagina 33, 14 dicembre 2007

In corsia con il Dottor Positrone.

Dal ciclotrone degli annni Trenta alla Pet del Brotzu di Cagliari.
Osservare l’attività cellulare e riconoscere le alterazioni, arrecando il minimo disturbo. Quello che non molti anni fa era un sogno per la medicina oggi è realtà. Si tratta di una delle affascinanti storie di collaborazione tra la fisica e le scienze della vita. Tutto ha inizio nel 1929, quando il fisico Ernest Orlando Lawrence inventa il ciclotrone: il primo acceleratore di particelle. Nel 1932, studiando la radiazione cosmica, Carl David Anderson scopre il positrone: particella elementare dotata della medesima massa dell'elettrone ma carica elettrica positiva. Nel 1953, al Mit di Boston, il fisico Gordon Brownell realizza il primo sistema in grado di fotografare la cosiddetta annichilazione, ovvero la produzione di fotoni, quindi di luce, in seguito allo scontro tra positroni immessi artificialmente nell’organismo e gli elettroni che lo compongono. Dopo una ventina d’anni di perfezionamenti tecnologici la diagnostica per immagini ha visto la nascita dei primi sistemi in grado di mostrare l’attivazione di aree del cervello in relazione a specifiche azioni, come parlare, ascoltare, muovere una mano. Stiamo parlando della Pet: ovvero la tomografia basata sull’emissione di positroni, strumento sempre più usato nella diagnosi dei tumori e nella verifica precoce di deterioramento cerebrale (Alzheimer). Ma oggi in medicina gli acceleratori hanno una duplice funzione poiché alla creazione di immagini si affianca oggi anche la terapia: le radiazioni usate per la diagnosi possono costituire anche un efficace mezzo per il trattamento.
Ieri a Cagliari, nel corso di una conferenza stampa, sono stati presentati i risultati di tre anni di attività della Pet dell’Azienda Ospedaliera Brotzu: oltre 5 mila pazienti, dal maggio 2005 a oggi, hanno usufruito di questo prezioso strumento diagnostico (senza quindi doversi sottoporre a pesanti e costosi viaggi della speranza fuori dalla Sardegna). Nel corso dei primi due anni le sostanze traccianti provenivano dall’estero, ma da 11 mesi, da quando cioè è stato attivato il ciclotrone del Brotzu, la produzione delle sostanze indispensabili all’esecuzione della procedura diagnostica vengono prodotte interamente in loco. La scelta, ha spiegato Livia Ruffini, medico nucleare, responsabile del progetto dell’ospedale cagliaritano, è stata guidata dalle esigenze del territorio in relazione alla diffusione delle patologie da diagnosticare.
"Al tracciante tradizionale, l’Fdg, grazie al quale si osserva il consumo anomalo di glucosio nelle cellule di cuore e cervello e nei tumori, da pochi giorni abbiamo affiancato altri due traccianti, la C-Colina, utile per la diagnosi precoce del tumore alla prostata e la N-ammonia. Quest’ultimo fornisce immagini dell’alterazione del microcircolo cardiaco. Il nostro centro è l’unico in Italia conforme alle direttive comunitarie GMP, Good Manufacturing Practices, e siamo abilitiati ai protocolli internazionali di ricerca farmacologia."
La Pet è anche uno strumento utile nella valutazione dell'efficacia di nuovi farmaci: "E questa – ha sottolineato Livia Ruffini – è una delle linee di ricerca sulle quali ci stiamo muovendo per l’immediato futuro. Abbiamo in programma, per i prossimi mesi, di monitorare la terapia genica."
Una collaborazione interdisciplinare, tra medici, farmacologi, fisici e informatici (il sistema di distribuzione delle immagini è stato creato dal CRS4) che consegue risultati di altissimo livello. Un gruppo in costante crescita, quello guidato da Livia Ruffini, che ha permesso anche di riportare in Sardegna alcuni giovani laureati (in fisica e in biologia) che avevano intrapreso carriere di ricerca lontano dall’isola.
Andrea Mameli. L'Unione Sarda, pagina 33, 15 dicembre 2007

13 dicembre 2007

Perché non fare da noi i biscotti di Natale?

biscotti Ci sono persone che non si rassegnano a vivere ordinariamente, ma cercano il significato in quel che fanno. Io lo imparai anni fa negli Scout, ma purtroppo sono dovuto soccombere sotto il ritmo incalzante della quotidianità. Una testimonianza di coloro che non si adattano e cercano nuove modalità per vivere e educare i propri figli è il sito (bello e interessante) chiamato VIVERE SEMPLICE. Due esempi: Facciamo i biscotti di Natale e Perché i bambini vanno pazzi per i Gormiti.

12 dicembre 2007

Sardinia’s farmers fend off the sharks

By Guy Dinmore in Decimoputzu, Sardinia
FT.com
(financial times online)
Published: December 4 2007 02:10
Sharks are circling Sardinia. Tourists need not worry however – it is bankrupt farmers who are having to fight off speculative predators grabbing land at forced auctions.
Criticism of the European Union is rare in Italy but, on this Mediterranean island, farmers are cursing Brussels, their regional government and Rome for the mess they feel they were duped into with offers of cheap loans 20 years ago.
“Our natural calamity comes not from God or the land but those politicians in Brussels,” said Gino Mazo at a packed meeting in the town of Decimoputzu, the epicentre of a farmers’ revolt.
One after another, smallholders related how their lives were being ruined. Cheers greeted the farmer who answered demands for loan repayments by literally walling up a bank manager in his local Bank of Sardinia branch. Working on the fringes, activists of the small Sardinian independence movement handed out leaflets pledging non-violent action to stop the court-ordered auctions.
The crisis reflects tensions between Sardinia’s relatively autonomous regional authority, the central government and Brussels.
Renato Soru, the region’s governor, founded Tiscali, the communications company, in the capital Cagliari. The wealthy businessman sees a future in education, technology, science parks and tourism.
[READ THE ARTICLE: Sardinia’s farmers fend off the sharks]
Copyright The Financial Times Limited 2007

11 dicembre 2007

Scrivere e leggere Giappone.

love japan Ormai sono ossessionato dai racconti di Rosaria da Kioto (in particolare la formidabile passione per la lettura dei giapponesi in treno e i sistemi digitali che soppiantano i libri) e imbattermi in un blog sul Giappone come questo Teo Banzai stuzzica la mia proverbiale curiosità. Anche perché qui si racconta di passeggeri che crollano nel sonno profondo immediatamente dopo essersi seduti in poltrona. Estremamente interessante il post dedicato all'alfabeto giapponese. Ma per questo tema non possiamo dimenticare Giapponeonline.

10 dicembre 2007