Un ricercatore della Bocconi apre nuove strade nello studio del caos nei sistemi complessi
Quando le lucciole lampeggiano in armonia o i neuroni si attivano in modo coordinato, non è perché stanno seguendo le indicazioni di un direttore d’orchestra. Nel disordinato mondo reale, la sincronizzazione avviene senza istruzioni, spesso in condizioni rumorose e imprevedibili. Finora agli scienziati mancavano gli strumenti matematici per spiegare pienamente come questi sistemi allineano i loro ritmi di fronte alla casualità.
Victor Buendía, ricercatore postdoc dell’Università Bocconi, ha cambiato le cose. In un articolo pubblicato su Physical Review Letters, Buendía presenta una nuova struttura per descrivere la sincronizzazione nei sistemi affetti da rumore, una caratteristica comune a tutto il mondo, dall’attività cerebrale ai superconduttori.
“La maggior parte delle persone pensa che il rumore aggiunga solo disordine,” afferma Buendía. “Ma in alcuni casi può aiutare un sistema a organizzarsi. Il rumore può avere effetti davvero sorprendenti”.
La svolta è nata dalla necessità: Buendía stava studiando le dinamiche cerebrali. I ricercatori teorici ritengono che le transizioni critiche (punti fluttuanti al limite tra ordine e disordine) possano essere essenziali per comprendere l’elaborazione delle informazioni nel cervello. Ma le tecniche matematiche esistenti si sono rivelate inefficaci in condizioni di rumore. La sua teoria aggira questi limiti tracciando il modo in cui le piccole fluttuazioni influenzano il comportamento collettivo quando molti individui sono presenti nel sistema.
Le implicazioni sono grandi. Nelle neuroscienze, ad esempio, i cosiddetti “modelli di massa neurale” sono ampiamente utilizzati per studiare disturbi come l’epilessia o il morbo di Parkinson, in cui la sincronizzazione anomala svolge un ruolo importante. La struttura di Buendía offre un modo per perfezionare questi modelli incorporando il rumore in modo più realistico, aiutando potenzialmente la diagnosi e il trattamento.
La ricerca segna un balzo in avanti in un campo che è stato plasmato da pionieri come Yoshiki Kuramoto, recentemente premiato con la Boltzmann Medal, le cui equazioni fondamentali hanno gettato le basi per la moderna teoria della sincronizzazione. Come dimostra il lavoro di Buendía, la storia è tutt’altro che finita.