Research Topic 1
I gemelli digitali sono concepiti per rispecchiare fenomeni incredibilmente intricati, come le turbolenze, le risposte fisiologiche negli organismi e il flusso del traffico nelle reti di trasporto urbano. Questi fenomeni ricadono nella vasta categoria dei sistemi complessi, insiemi di elementi interconnessi le cui interazioni danno origine a comportamenti e proprietà globali che non possono essere spiegati guardando solamente ai singoli componenti.
Per comprendere e prevedere il comportamento di un sistema complesso, gli scienziati si affidano a un modello matematico. Si tratta di un insieme di equazioni che racchiudono le leggi fisiche che governano il sistema: risolvere le equazioni del modello matematico corrisponde a decifrare la fisica alla base del sistema complesso.
Trattandosi di un compito spesso lungo e impegnativo, le ricercatrici e i ricercatori ottimizzano il lavoro impiegando un algoritmo di calcolo numerico: anziché eseguire i calcoli a mano, forniscono una serie di istruzioni passo dopo passo a un computer, in grado di risolvere un problema utilizzando soltanto numeri e operazioni logico-matematiche. Gli algoritmi numerici sono l’essenza dei gemelli digitali e consentono la simulazione in tempo reale di un sistema complesso.
È qui che entra in gioco il Research Topic 1 (RT1) dello Spoke 9: il suo obiettivo è quello di gettare le basi per algoritmi efficaci, capaci di dare vita a gemelli digitali sempre più precisi e sofisticati. Partendo dai software esistenti, il RT1 mira a potenziarne le capacità, concentrandosi in particolare sull’integrazione e assimilazione di enormi quantità di dati – indispensabili affinché il gemello digitale rispecchi il comportamento della sua controparte reale.
Ma c’è di più: ogni algoritmo numerico introduce inevitabilmente piccole approssimazioni, che possono trasformarsi in errori nei risultati finali. Per affrontare questa sfida, il RT1 si dedica allo sviluppo di metodi avanzati per calcolare e ridurre tali incertezze, facendo ricorso alla matematica della quantificazione dell’incertezza (UQ).
Coordinamento
Il Research Topic 1 è guidato dall’Università di Padova. La Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) e l’Università di Trieste (UniTS) sono a loro volta coinvolte nel RT1.