• Simulazioni e Modelli Matematici
• Sistemi Complessi
• Automi Cellulari
• Algoritmi Genetici
• Modelli Matematici per Devices Biomedicali

L’informatica è uno strumento potente per lo studio e la descrizione di sistemi complessi in tutti i settori della scienza e dell’ingegneria. I sistemi complessi sono sistemi dinamici con capacità di auto-organizzazione composti da un numero elevato di parti interagenti in modo non lineare. Esempi di sistemi complessi sono il sistema immunitario, il cervello umano, un flusso di veicoli su una rete autostradale. Alcuni fenomeni naturali macroscopici rientrano a pieno titolo nella classe di tali sistemi. Tra essi, di particolare interesse sono alcuni tipi di “flussi di superficie”, sia per l’impatto ambientale, sia per i devastanti effetti che possono produrre in termini di vite umane. Tipici esempi sono i flussi di lava, i flussi di detrito e i flussi piroclastici. Per quanto concerne la modellistica si sono sviluppate e consolidate alcune metodologie basate sull'analisi delle equazioni fisiche che descrivono il comportamento dei flussi di superficie, e sulla successiva fase di risoluzione tramite metodi numerici, in alternativa a queste tecniche si è sviluppato un approccio di tipo empirico basato sul paradigma computazionale degli Automi Cellulari, introdotti per la prima volta dal matematico John von Neumann [von Neumann, 1966]. Le mie ricerche più rappresentative riguardano applicazioni informatiche per la modellazione e la simulazione di processi geologici basati sui modelli matematici ad Automi Cellulari (AC). Il metodo adottato negli AC è generalmente di tipo empirico-induttivo: si parte dall'osservazione del fenomeno che si intende modellare, cercando di individuare le componenti essenziali e avanzando delle ipotesi sulla possibilità di descriverne il comportamento complessivo sulla base di leggi che determinino i meccanismi d'interazione tra le sue componenti base. Successivamente, si definisce un modello che traduca in termini formali le leggi individuate, per poi passare ad una fase di verifica, necessaria a valutare l'attendibilità del modello in relazione al fenomeno reale. Insieme ai membri del gruppo di ricerca interdisciplinare Empedocles dell'Università della Calabria, di cui ho fatto parte dal 1998 al 2013, ho sviluppato un metodo empirico alternativo per la modellizzazione e la simulazione di fenomeni macroscopici complessi, basato sugli AC, e applicato inizialmente alla simulazione delle colate laviche. Il metodo è stato applicato, durante i miei anni di ricerca, alla modellizzazione di numerosi fenomeni naturali macroscopici quali le colate di detrito e flussi piroclastici, come confermato dalle numerose pubblicazioni scientifiche di cui sono coautore dalla mia tesi di Laurea nel 1998. In passato, inoltre, sono stata coinvolta in progetti di ricerca Europei e Nazionali, con diversi partner internazionali, riguardanti la simulazione e la modellazione di fenomeni naturali. Dal 2013 al 2015 ho lavorato presso un’azienda di ricerca e sviluppo, in questo contesto mi sono occupata della creazione di modelli matematici per la programmazione di alcuni dispositivi elettronici utilizzati per un’analisi accurata del passo di un individuo. Il lavoro è stato presentato ad una Conferenza Internazionale tenutasi a Las Vegas nel luglio del 2015.