La prossima generazione di scienziati si concentra sulla modellizzazione e sull’analisi di sistemi complessi
I modelli quantitativi basati sulla dinamica non lineare e su sistemi complessi sono frequentemente utilizzati in vari settori che vanno dalla ricerca sul clima alle neuroscienze, passando per le reti energetiche. Tali sistemi, tra i quali vi sono gli organismi biologici, consistono in unità che interagiscono con elementi oscillatori. Per esempio, diverse quantità misurabili nei sistemi viventi, quali il flusso sanguigno, la respirazione e l’attività cerebrale, sono oscillatorie e le loro frequenze e ampiezze variano nel tempo, spesso in modo quasi deterministico e periodico. È fondamentale comprendere queste oscillazioni variabili nel tempo per sviluppare applicazioni in campi come la fisiologia e la medicina. In questo contesto si inserisce COSMOS, il progetto finanziato dall’UE che si propone di ad analizzare sistemi oscillatori complessi «abbondanti in natura, in dispositivi fisici e ingegnerizzati e nelle scienze della vita», come spiegato su CORDIS. Esso concentra l’attenzione in particolar modo su sistemi composti da più subunità interrelate operanti su diverse scale temporali. «Il nuovo approccio interdisciplinare di COSMOS consiste nel combinare tecniche teoriche con procedure di analisi dei dati, per consentire lo sviluppo e la convalida di metodi di analisi originali per sistemi complessi». Secondo il sito web del progetto, «in definitiva verrà sviluppato un pacchetto software intuitivo per rendere i metodi accessibili a un ampio gruppo di potenziali utenti, compresi quelli con competenze teoriche minime». Lo stesso sito web riassume il concetto della ricerca e rileva che COSMOS è costituito da 15 progetti distinti che lavorano tutti su temi correlati intorno all’analisi di segnali complessi. Approccio interdisciplinare Nell’ambito dei suoi obiettivi di programma, «COSMOS formerà 15 ESR [early-stage researchers, ricercatori nella fase iniziale] all’interfaccia tra Fisica, Matematica applicata e Scienze della vita, integrando metodi teorici e basati sui dati per rendere i ricercatori competitivi per una vasta gamma di posizioni industriali e accademiche». La formazione scientifica comprenderà dinamica non lineare, metodi numerici e meccanica statistica. Se necessario, saranno inclusi rudimenti di neuroscienza, fisiologia e biologia dei sistemi. Verranno inoltre trattati argomenti più complessi, tra cui metodi della teoria dell’informazione, sincronizzazione, analisi di rete, indicatori avanzati di dinamica non lineare, metodi di inferenza e termodinamica del non equilibrio. Tutti i 15 ricercatori che hanno preso parte al progetto COSMOS (Complex Oscillatory Systems: Modeling and Analysis) in atto hanno lavorato alle loro tesi di dottorato sotto la supervisione di 2 team in 2 università, come richiesto dal modello di Dottorato comune europeo. Un articolo dell’agenzia di stampa slovena sottolinea che «il fenomeno della dinamica oscillatoria e del comportamento oscillato è presente ovunque, non solo in esperimenti fisici molto complessi». Citato nello stesso articolo, il coordinatore di COSMOS, Arkady Pikovsky, afferma: «Quando, ad esempio, si vola dall’Europa all’America, si sperimenta il jet lag: si tratta del nostro sistema oscillatorio di giorno e notte, per cui il nostro organismo deve essere risincronizzato a nuove condizioni, e questo è uno dei temi di questo campo della scienza». I partner del progetto si aspettano che le idee e gli strumenti sviluppati all’interno di COSMOS avranno un impatto rilevante su una vasta gamma di comunità, dalla teoria fondamentale fino all’industria. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto COSMOS
Paesi
Germania
