{"id":965,"date":"2019-11-21T15:26:11","date_gmt":"2019-11-21T15:26:11","guid":{"rendered":"https:\/\/iheart.polimi.it\/en\/?p=965"},"modified":"2025-02-21T08:50:53","modified_gmt":"2025-02-21T08:50:53","slug":"simulare-i-sistemi-viventi-una-sfida-matematica-non-deterministica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/iheart.polimi.it\/en\/it\/simulare-i-sistemi-viventi-una-sfida-matematica-non-deterministica\/","title":{"rendered":"Simulare i sistemi viventi: una sfida matematica non deterministica"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\">I modelli matematici sono realizzati a diversi livelli di rappresentazione e per diversi tipi di applicazioni. Creare un modello significa osservare un processo o un fenomeno e cercare di capire, ad esempio, le sue leggi biologiche, fisiche o chimiche fondamentali, tradurle in equazioni (questa \u00e8 la parte della modellazione) e quindi usare il computer per risolverle. Successivamente, a seconda del contesto, sono possibili approcci diversi.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"540\" height=\"540\" src=\"http:\/\/iheart.polimi.it\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/fractal_tree.gif\" alt=\"\" class=\"wp-image-709\"\/><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Quando modelliamo strutture senza vita, ad esempio, usiamo le leggi fisiche per generare le equazioni del modello e possiamo ottenere risposte certificate, precise, chiare, affidabili e deterministiche. Quando, invece, abbiamo a che fare con strutture viventi &#8211; siano esse piante, animali o esseri umani &#8211; il discorso cambia radicalmente. In questo caso, non esiste mai un comportamento deterministico: un soggetto, a seconda del suo stato emotivo o fisiologico o delle condizioni ambientali, pu\u00f2 reagire in modo diverso allo stesso stimolo. Fare un modello significa allora provare a riprodurre questi processi in modo deterministico, almeno per quelle parti che possono assumere un valore deterministico, eventualmente calcolando tutte le fluttuazioni che possono caratterizzare le reazioni al processo. In un processo deterministico, quindi, esiste una relazione causa-effetto \/ stimolo-reazione che non \u00e8 osservabile in un processo non deterministico, a causa delle mutevoli condizioni che possono influenzare il processo stesso. In un modello non deterministico, la qualit\u00e0 della risposta non \u00e8 certificata come in un modello puramente deterministico. Ci\u00f2 implica che anche l&#8217;uso del modello \u00e8 diverso: il modello continua ad avere un&#8217;enorme capacit\u00e0 descrittiva, ma \u00e8 importante capire in che contesto viene utilizzato. A seconda della risposta che si desidera ottenere, \u00e8 possibile modificarla, semplificarla, arricchirla, in modo che la risposta ottenuta sia condizionata dalla domanda che viene posta. Gli esseri viventi sono in grado di svolgere molti processi contemporaneamente, come dimostrato dal fatto che svolgono diverse funzioni con finalit\u00e0 diverse. L&#8217;essere umano non \u00e8 una macchina deterministica programmata per dare un certo tipo di risposta. A seconda delle risposte da ottenere, il modello verr\u00e0 quindi sintonizzato, arricchendolo o riducendolo (ovvero semplificandolo).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00c8 quindi importante sottolineare che non \u00e8 possibile avere modelli universali in grado di descrivere un essere vivente nella sua estrema complessit\u00e0, perch\u00e9 c&#8217;\u00e8 troppa variabilit\u00e0. La scelta del modello \u00e8 quindi guidata dalla domanda specifica a cui rispondere.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Traducendo in pratica, se un modello viene utilizzato per descrivere la funzione cardiaca e l&#8217;interlocutore \u00e8 un cardiologo interessato al ritmo cardiaco, il modello deve essere in grado di fornire risposte riguardanti la ricostruzione dei potenziali cardiaci. Se l&#8217;interlocutore \u00e8 un cardiochirurgo specializzato in valvole, la componente elettrica sar\u00e0 di minore importanza e il modello dovrebbe invece essere in grado di prevedere quali sono i carichi del fluido sanguigno sulla valvola (quindi, la componente del fluido) o la deformazione del miocardio (ovvero il componente meccanico). Se invece deve essere realizzato un bypass coronarico e il sangue deve essere portato in un&#8217;area necrotizzata, il modello deve essere in grado di descrivere la perfusione del miocardio. \u00c8 quindi illusorio pensare di avere un modello che pu\u00f2 fare tutto, perch\u00e9 ogni modello ha i suoi criteri di validit\u00e0. Non esiste quindi un modello certificato e universale, in grado di dare risposte a tutte queste possibili domande e, se esistesse, il suo costo sarebbe molto elevato: le risorse utili per la sua risoluzione sarebbero considerevoli. Oggi, per simulare un singolo battito cardiaco, il supercomputer pi\u00f9 grande d&#8217;Europa risolve equazioni per diverse ore. Questa \u00e8 una variabile molto importante da considerare, soprattutto se l&#8217;interlocutore necessita di risposte rapide, come spesso accade in campo medico e chirurgico. Per questo motivo, a volte, viene eseguita una sorta di specializzazione del modello per fornire una risposta in un tempo accettabile, e quasi sempre si cerca di ridurre la complessit\u00e0 del modello o semplificarlo. D&#8217;altro canto, in alcune situazioni, potranno coesistere modelli di complessit\u00e0 diversa, in grado di funzionare sinergicamente.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>I modelli matematici sono realizzati a diversi livelli di rappresentazione e per diversi tipi di applicazioni. 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