FENOMENI CRITICI IN SISTEMI COMPLESSI

Internazionalizzazione della Didattica FENOMENI CRITICI IN SISTEMI COMPLESSI

0522600050
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
FISICA
2021/2022

ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2017
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO HA L'OBIETTIVO DI ESTENDERE LE COMPETENZE DI MECCANICA STATISTICA APPRESE PRECEDENTEMENTE ALLO STUDIO DEI FENOMENI CRITICI NEI SISTEMI COMPLESSI

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
L’INSEGNAMENTO SI PREFIGGE DI FORNIRE I MEZZI NECESSARI ALLO STUDENTE PER LA COMPRENSIONE DI CONCETTI IMPORTANTI QUALE L’EMERGERE DI FENOMENI COLLETTIVI E FENOMENI CRITICI IN SISTEMI FISICI E BIOLOGICI, LA TEORIA DELLE RETI COMPLESSE.
AL TERMINE DEL CORSO LO STUDENTE AVRÀ I MEZZI NECESSARI ALLA COMPRENSIONE DEI CONCETTI E DELLE TECNICHE FONDAMENTALI DELLA FISICA DEI SISTEMI COMPLESSI, QUALI L’EMERGERE DEI FENOMENI COLLETTIVI, DEI FENOMENI CRITICI, L’INVARIANZA DI SCALA, I FRATTALI, L’AUTO-ORGANIZZAZIONE.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
LO STUDENTE SARÀ IN GRADO DI APPLICARE LE CONOSCENZE ACQUISITE A UNA VASTA GAMMA DI ESEMPI MULTIDISCIPLINARI DI SISTEMI COMPLESSI PRESENTI IN NATURA (CON PARTICOLARE ATTENZIONE AI SISTEMI COMPLESSI PER ECCELLENZA QUALI I SISTEMI BIOLOGICI).
GRAZIE ALLA VARIETÀ DI ESEMPI CONSIDERATI, DAL MODELLO DI HOPFIELD ALLA PERCOLAZIONE DIRETTA, DAI TERREMOTI ALLE VALANGHE NEURALI, LO STUDENTE SAPRÀ APPLICARE I CONCETTI E LE TECNICHE DELLA FISICA DEI SISTEMI COMPLESSI A SITUAZIONI CONCRETE DIVERSE E MULTIDISCIPLINARI.
Prerequisiti
POSSONO ESSERE UTILI LE CONOSCENZE BASE DI MECCANICA STATISTICA ACQUISITE NEL CORSO DI MECCANICA STATISTICA.
E' UTILE LA CONOSCENZA DELLA LINGUA INGLESE PER LA COMPRENSIONE DEI LIBRI DI TESTO CONSIGLIATI
Contenuti
CONTENUTI DEL CORSO:
-CONCETTI FONDAMENTALI
(2 ORE TEORIA )
-DISTRIBUZIONI CON LEGGE DI POTENZA E INVARIANZA DI SCALA , FRATTALI
(2 ORE TEORIA + 2 ORE ESERCITAZIONI)
-RICHIAMI SUI FENOMENI CRITICI E TRANSIZIONI DI FASE DI PRIMO E SECONDO ORDINE IN NATURA, UNIVERSALITÀ, COMPORTAMENTO CRITICO
(2 ORE T.)
-TEORIA DELLE RETI, MISURE DI CENTRALITÀ, RETI RANDOM, RETI SMALL WORLD, ISING SU RETI SMALL WORLD, RETI SCALE FREE
(6 ORE T. + 6 ESERCITAZIONI)
- FENOMENI CRITICI DI NON-EQUILIBRIO IN NATURA
(1 ORE T.)
-CRITICALITA' AUTO-ORGANIZZATA (SOC):
IL MODELLO SOC DI BTW
BRANCHING MODEL
APPLICAZIONI DELLA SOC AI FENOMENI NATURALI
(4 ORE T. + 4 ORE ESERCITAZIONI)
- DISORDINE FRUSTRAZIONE E VETRI DI SPIN
(2 ORE T. +. 2 ORE ESERCITAZIONI)
-RETI NEURALI, PLASTICITA' SINAPTICA,
MODELLI A SPIKE DI DINAMICA NEURALE
(4 ORE T. + 2 ESERCITAZIONI)
-DINAMICA DI UNA POPOLAZIONE DI NEURONI, MEMORIA ASSOCIATIVA; MODELLO DI HOPFIELD, FENOMEMI CRITICI IN NEUROSCIENZE
(4 ORE + 4 ORE ESERCITAZIONI)
-FENOMENI CRITICI IN SISMOLOGIA E ALTRI SISTEMI NATURALI
(2 ORE + 2 ORE ESERCITAZIONI)
-DIFFUSIONE DELLE EPIDEMIE, MODELLI SIR, EPIDEMIE IN RETI ETEROGENEE (3 ORE + 2 ORE ESERCITAZIONI)
Metodi Didattici
LEZIONI TEORICHE ED ESERCIZI ALLA LAVAGNA SVOLTI DAL DOCENTE.
NELLE LEZIONI TEORICHE VENGONO PRESENTATI GLI ARGOMENTI TEORICI E LE APPLICAZIONI INTERDISCIPLINARI, INTRODUCENDO PROBLEMI NUOVI O DI COMPLESSITÀ CRESCENTE. GLI ESERCIZI ASSEGNATI ALLO STUDENTE VENGONO SVOLTI IN AULA DURANTE LE ESERCITAZIONI CON LA GUIDA DEL DOCENTE, UTILIZZANDO LE TECNICHE PRESENTATE NELLE LEZIONI TEORICHE, CON LO SCOPO DI SVILUPPARE E RAFFORZARE
LE CAPACITÀ DELL’ALLIEVO DI IDENTIFICARE LE TECNICHE PIÙ IDONEE ALL’APPLICAZIONE.
UNA ESERCITAZIONE DI 2 ORE SARÀ DEDICATA ALLA SCRITTURA DEL CODICE DEL MODELLO SELF-ORGANIZED-MAP AL COMPUTER.
Verifica dell'apprendimento
L'ESAME PREVEDE LO SVOLGIMENTO DI UNA PROVA ORALE.
LA PROVA ORALE È TESA AD APPROFONDIRE IL LIVELLO DELLE
CONOSCENZE TEORICHE, L’AUTONOMIA DI ANALISI E GIUDIZIO, NONCHÉ LE CAPACITÀ ESPOSITIVE DELL’ALLIEVO.
IL VOTO È ESPRESSO IN TRENTESIMI,
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA
INCERTEZZE NELL’ESPOSIZIONE DEI PRINCIPALI FENOMENI E MODELLI STUDIATI (FENOMENI CRITICI, RETI SMALL WORLD, RETI SCALE FREE, SOC, HOPFIELD) HA UNA LIMITATA
CAPACITÀ ESPOSITIVA.
IL LIVELLO MASSIMO (30/30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA PROFONDA DEI MECCANISMI ALLA BASE DELL’EMERGERE DI FENOMENI COLLETTIVI E FENOMENI CRITICI IN SISTEMI FISICI E BIOLOGICI
ED È IN GRADO DI COLLEGARE ED ESPORRE LE PROPRIETÀ DEI DIVERSI MODELLI.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITA DI FARE COLLEGAMENTI FRA VARIE PARTI DEL PROGRAMMA,
APPLICANDO I CONCETTI E LE TECNICHE DELLA FISICA DEI SISTEMI COMPLESSI A SITUAZIONI CONCRETE DIVERSE E MULTIDISCIPLINARI, ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
1)COMPLEX NETWORKS VITO LATORA ET AL CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2017
2)COMPLEXITY AND CRITICALITY KIM CHRISTENSEN N MOLONEY, IMPERIAL COLLEGE PRESS, 2005
3) DYNAMICAL PROCESS ON COMPLEX NETWORKS, BARRAT BARTHELEMY E ALESSANDRO VESPIGNANI CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2008

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  • Didattica