Modelli Matematici

Ecosistemi stabili e complessità: soluzione di un paradosso?

Di Sebastiano de Franciscis – Empiricamente si osserva che molti ecosistemi stabili nel tempo sono caratterizzati da una struttura complessa, ossia un gran numero di specie, ognuna delle quali con molte interazioni di tipo preda-predatore. Si pensi ad esempio alle foreste pluviali o alle barriere coralline. D’altra parte Il fisico teorico Robert May negli anni 70 ed 80 si interessa alla relazione tra complessità e stabilità nelle comunità ecologiche, con un modello che rappresenta un ecosistema generale come una rete alimentare (le cosiddette foodwebs) conclude che la stabilità di un ecosistema diminuisce all’aumentare del numero di specie e di interazioni.Recentemente uno studio condotto dal gruppo di fisica statistica dell’università di Granada (Spagna) ha individuato una nuova proprietà statistica delle reti ecologiche, facilmente misurabile, in cui si contempla allo stesso tempo grande numero di specie, complessitá e stabilitá: la coerenza trofica (“che riguarda la nutrizione”, derivato del greco τροϕή «nutrimento»). Questa è una misura di quanto ordinatamente le specie si collocano nella piramide alimentare in distinti livelli ben definiti e separati.Analizzando un database di quasi 50 reti alimentari reali, hanno trovato una forte correlazione tra la stabilità delle reti e la loro coerenza trofica, molto più evidente di quella presente tra complessità delle reti e stabilità, indicando una nuova via per la soluzione del paradosso di May.


Report del “6th Mars Atmosphere Modelling and Observations Workshop”, 17-20 gennaio, Granada 2017, Spagna

Di Arianna Piccialli – La sesta conferenza sui modelli e le osservazioni dell’atmosfera marziana ha riunito nella bella città andalusa più di 100 ricercatori provenienti da tutto il mondo. Durante quattro giorni, giovani ricercatori insieme con i maggiori esperti di atmosfere planetarie hanno discusso delle più recenti osservazioni dell’atmosfera marziana, di modelli climatici e del futuro dell’esplorazione spaziale su Marte.


Figura 1 - Precipitazioni previste per i prossimi giorni sull'Europa. Le mappe mostrate durante l'animazione sono il risultato di simulazioni numeriche eseguite dal centro meteorologico tedesco Deutscher Wetterdienst (DWd)

Come fanno a dire che domani piove? Modelli numerici: maneggiare con cautela

Di Maria Vittoria Guarino – La modellistica atmosferica è il settore della Meteorologia e Climatologia che si è maggiormente sviluppato negli ultimi anni soprattutto grazie all’impiego di modelli numerici. Questi consentono di studiare in maniera adeguata fenomeni complessi che si verificano in atmosfera e formulare previsioni, più o meno accurate, di possibili scenari futuri. Potenti tanto quanto pericolosi se non usati con buon senso, per questo i modelli numerici rappresentano il punto di partenza per affrontare alcune delle big challenges del futuro.


Figura 3 - Crescita delle dimensioni di wafer di silicio negli ultimi 40 anni. Nella serie sono introdotti un compact disc ed una pizza per confronto.

Più memoria. Come e perché la tecnologia espande continuamente il limite

Di Umberto M. Meotto – Invenzioni dirompenti, cambi di paradigma e profezie che si auto-avverano. L’innovazione nel campo della microelettronica, oggi uno dei settori più dinamici e all’avanguardia, continua da più di quarant’anni la sua inarrestabile corsa verso il futuro, sfruttando, ora più che mai, approcci non convenzionali, che permettono di superare ostacoli e limitazioni ritenuti altrimenti insormontabili.


Report del 59° Biophysical Society Meeting, 7-11 febbraio 2015, Baltimore, USA

Di Nicoletta Plotegher – Il Biophysical Society Meeting è un evento di grandi proporzioni che viene organizzato ogni anno dalla Società Americana di Biofisica in una città americana (a turno sulla costa est o sulla costa ovest degli Stati Uniti). Quest’anno si è svolto nel Convention Center di Baltimora, Maryland. Il congresso riunisce migliaia di biofisici, ma anche biologi, biochimici e scienziati che si occupano dei temi più svariati delle scienze della vita applicando metodi fisici e quantitativi e tecnologie all’avanguardia.


MatemaGica e Image Processing: istruzioni per l’uso

Di Luca Calatroni – Negli ultimi decenni la ricerca matematica applicata all’elaborazione di immagini e computer vision ha sviluppato potentissimi modelli e algoritmi in grado di risolvere una vasta gamma di problemi frequenti in diverse discipline . Biologi, chimici, medici e anche artisti necessitano sempre più di modelli di trattamento immagini affidabili e attendibili specialmente nelle fasi di pre-processing dei dati da cui poi avviare la successiva analisi. Questo articolo presenta una visione ampia della disciplina, concentrandosi sull’impostazione matematica di base usata nella pratica per affrontare alcuni particolari problemi di Imaging.


La biologia strutturale in movimento

Di Matteo Allegretti – Pensate per un attimo di non conoscere come è fatto un motore, di non sapere come sono organizzati i componenti al suo interno, ma allo stesso tempo di avere la necessità di modificarne alcune sue parti per renderlo più efficiente, o per ripararlo. La biologia strutturale comprende quell’insieme di tecniche che ci consentono di “osservare le molecole biologiche”, per comprenderne meglio il funzionamento ed eventualmente modificarle in caso cessino di funzionare, come ad esempio nel caso di molte malattie. Purtroppo non è così semplice indagare i dettagli delle molecole di cui siamo composti: non esistono strumenti ottici convenzionali che ci consentano di osservare direttamente oggetti piccoli come le molecole essenziali alla vita, e dobbiamo fare ricorso a strategie che richiedono applicazioni matematiche e tecnologie non convenzionali, come la microscopia elettronica o la cristallografia a raggi X. In questo momento stiamo attraversando una fase davvero entusiasmante per quanto riguarda lo sviluppo di nuove tecniche di biologia strutturale. Queste metodiche porteranno nel prossimo futuro ad una vera e propria “rivoluzione” nell’osservazione delle molecole. Questo articolo parla dell’evoluzione delle metodologie di biologia strutturale e delle moderne tecniche di investigazione delle macromolecole biologiche.