Un approccio “quantistico” per investigare la complessità

Scienza & Tecnologia

Un approccio “quantistico” per investigare la complessità: studio dei ricercatori baresi sulla rivista Scientific Reports del gruppo Nature.

In un recente studio, gli scienziati baresi del Dipartimento di Fisica dell’Università di Bari Aldo Moro e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare hanno proposto un metodo, basato sulla fisica quantistica, per valutare e prevedere quanto la diffusione di una informazione o di un agente patogeno all’interno di un sistema complesso assuma proporzioni incontrollabili o pandemiche.

Una esposizione dettagliata delle ricerche condotte è stata pubblicata il 27 ottobre 2020 nell’articolo “Potential energy of complex networks: a quantum mechanical perspective” sulla rivista Scientific Reports del gruppo Nature, dai ricercatori Nicola Amoroso, Loredana Bellantuono, Saverio Pascazio, Angela Lombardi, Alfonso Monaco, Sabina Tangaro e Roberto Bellotti.

La complessità caratterizza ed al tempo stesso permea la società in cui viviamo. Lo studio dei fenomeni complessi affascina i ricercatori e consente di fare previsioni che fino a pochi anni orsono sarebbero state impossibili. Nel corso degli ultimi anni, a questa branca del sapere, legata a doppio filo ai cosiddetti Big Data, è stato dato un nome: quello di scienza dei sistemi complessi. La resilienza del nostro cervello ai danni provocati dalle malattie neurodegenerative, una organizzazione della rete dei trasporti efficiente e resistente ad attacchi terroristici, e persino la diffusione di un virus come il Sars-CoV-19 su scala planetaria, sono tutti esempi di fenomeni complessi.

Un sistema è complesso quando è esponenzialmente difficile fare previsioni sul suo comportamento o trarre conclusioni sulle sue caratteristiche. Prendiamo in prestito dall’attualità un caso esemplificativo: la diffusione di un virus avviene in modo pressoché silente, senza quasi che ce se ne accorga, fino a quando non si supera un punto critico, un punto di rottura, oltre il quale la diffusione assume contorni estesi e incontrollati. Mediante un modello basato sulla fisica quantistica, i ricercatori baresi hanno trovato un modo per caratterizzare processi di questo tipo in termini della loro energia e frattalità. L’auspicio è ora quello di poter usare queste tecniche per prevedere l’avvento di questi fenomeni prima che essi accadano. Ad esempio, il team è già al lavoro per provare ad applicare queste tecniche alla medicina e, specificatamente, per prevedere l’insorgenza di malattie come l’Alzheimer.

Con l’avvento dei supercomputer, come ad esempio quello del Data Center ReCaS-Bari utilizzato dai ricercatori, oggi è possibile ottenere risposte a domande non ancora chiaramente formulate nella mente del ricercatore: si dice che lo stesso Einstein, di fronte ad un problema nuovo, avendo solo un’ora a disposizione, era solito utilizzare i primi 55 minuti per formulare la domanda giusta, ed i rimanenti 5 per risolvere il problema stesso.

In conclusione, la ricerca dimostra che la fisica quantistica permette, in modo inaspettato, di descrivere la diffusione di un virus o la progressione di una malattia degenerativa. L’impegno è di giungere presto ad una capacità predittiva più accurata di quella attuale.