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Reti sociali: un modello per studiare gli effetti della propagazione virale

Pubblicati su “Plos One” i risultati di una ricerca dell’Università Statale di Milano che ha messo a punto un software per la simulazione di fenomeni di propagazione virale all’interno di reti sociali e dei loro effetti sulla conoscenza che gli individui maturano riguardo al tema al centro dell’epidemia

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© Science Photo Library RF

Lo studio pubblicato su Plos One propone un modello per descrivere come la diffusione di un fenomeno virale in una rete sociale (per cui si usa spesso il termine di epidemia, riferito non solo a malattie ma anche a dipendenze e alla diffusione di opinioni) influenzi la conoscenza che di esso hanno gli individui, determinando comportamenti differenti, volti in alcuni casi a prevenire il contagio, in altri a favorirlo. La ricerca evidenzia come il risultato delle modifiche nei comportamenti vada a cambiare la diffusione virale.

Il lavoro si inserisce nell’ambito degli studi di coevoluzione di sistemi complessi in presenza di fenomeni epidemici: una rete sociale (digitale o non digitale) ha caratteristiche tipiche dei sistemi complessi e le due dinamiche, la diffusione virale e i comportamenti degli individui, si influenzano vicendevolmente, coevolvono.

Definire dei meccanismi di variazione della conoscenza sufficientemente semplici da poter essere modellati e simulati con un tool software appositamente sviluppato è stato lo scopo dello studio.

Il modello è stato ideato e coordinato da Marco Cremonini dell’Università di Milano e sviluppato insieme a Samira Maghool, dottoranda in Fisica dell’Alzhara University di Teheran (Iran) e visiting researcher presso il dipartimento di Informatica dell’ateneo milanese da settembre 2018.

Per il modello e il simulatore è stato usato un approccio multi-agente, nel quale gli individui vengono rappresentati da componenti software (agenti) che eseguono azioni sulla base delle informazioni che ricavano dalla rete sociale di agenti; come il linguaggio di programmazione è stato scelto Python.

Per gli autori è stato importante lavorare in particolare su alcuni aspetti caratterizzanti e nuovi:
–  definire la conoscenza acquisita dagli agenti come prodotto di componenti distinte: la conoscenza pregressa individuale, l’osservazione del contesto locale ed eventuali stimoli provenienti da agenti connessi;
–  adottare l’imitazione come il meccanismo fondamentale per adattare la conoscenza, prevedendo scenari diversi, dalla pura osservazione del contesto locale e adozione di precauzioni, tipico del caso di epidemie biologiche, all’imitazione del comportamento di gruppi sociali di riferimento, tipico nel caso di dipendenze o la diffusione di idee;
–  prevedere che le variazioni di conoscenza avrebbero potuto comportare sia una riduzione sia un’accelerazione della propagazione del fenomeno virale.

Lo studio ha introdotto elementi di novità nell’ambito dei modelli di coevoluzione dinamica per fenomeni epidemici complessi.

Scenari riconducibili al modello studiato sono molteplici, non solo i casi biologici tradizionalmente considerati dall’epidemiologia, ma soprattutto le molteplici varianti di propagazione di idee, opinioni, rumor, fake news e false credenze all’interno di reti sociali, digitali e non digitali. Un altro scenario interessante e ancora poco studiato riguarda la propagazione di malware in reti di computer, per le quali esiste una coevoluzione tra azioni guidate esclusivamente da tecnologie e reti sociali con le azioni di operatori e utenti.

“Nonostante i limiti dovuto alla modellazione dei fenomeni e all’utilizzo di un modello di rete sociale e di dati artificiali, lo studio fornisce spunti innovativi per l’interpretazione di sistemi complessi che, come la rete, presentano caratteristiche di coevoluzione, ovvero dinamiche che si influenzano vicendevolmente. Capire gli effetti della percezione e della conoscenza che le persone hanno di un fenomeno epidemico è importante per comprendere la dinamica di un sistema sociale complesso, per migliorare.



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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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35 formule matematiche che hanno fatto la storia

Dalla matematica alla fisica, passando per la biologia, la finanza, l’informatica e la teoria della probabilità, un breve viaggio attraverso i secoli alla scoperta delle formule più importanti per il mondo della scienza, e non solo

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Ogni nuova formula, antica o recente che sia, ha contribuito a proprio modo a cambiare il corso della storia. Dall’antico Egitto e dall’antica Grecia si arriva fino ai giorni nostri, con alcune equazioni che ancora oggi non sono state completamente dimostrate.

Il tour nelle formule che hanno segnato la storia umana è anzitutto un giro per il mondo, laddove nei diversi secoli le civiltà hanno saputo creare nuovo sapere matematico e migliorare la nostra conoscenza dei fenomeni naturali, grazie al sapiente uso e alle geniali intuizioni sulla simbologia di cui la matematica si nutre.

Ed è anche un viaggio alla scoperta delle persone, per la maggior parte scienziati, che hanno lasciato un segno indelebile nella storia: da Pitagora e Nepero si spazia fino all’Ottocento e al Novecento, tra fisici come Erwin Schrödinger, ingegneri come Claude Shannon, matematici come Carl Friedrich Gauss ed Emmy Noether e geni assoluti come Albert Einstein.

Magari avrete incontrato alcune di queste formule ed equazioni nel corso degli studi, altre le ricorderete a memoria, altre ancora risulteranno completamente sconosciute, e magari anche un po’ oscure nel loro significato e nelle loro implicazioni. Quel che importa però è che tutte, ancora oggi oppure in epoche passate, hanno rappresentato uno strumento indispensabile a disposizione di donne e uomini di scienza. Sintesi perfette ed eleganti di intere classi di fenomeni o di teorie matematiche, tanto da essere a fondamento – ciascuna – di intere discipline.

 

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Come il 5G cambierà il nostro modo di guidare

Sorpasso assistito, incrocio cooperativo, mappe realmente intelligenti: saranno queste le prime soluzioni tecniche che la nuova rete potrebbe portare

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In un evento presso il circuito di Guida Sicura ACI, alle porte di Milano, Vodafone ha mostrato come il 5G potrà cambiare il mondo della mobilità. L’operatore telefonico, però, non si è limitato a presentare ipotesi e applicazioni futuristiche sviluppate in sinergia con 38 parner industriali e istituzionali (tra cui il Politecnico di Milano, Pirelli, FCA, Magneti Marelli). Ha concretamente permesso alle persone presenti nel di sperimentare su pista alcune soluzioni 5G per l’automotive: il sorpasso assistito, l’incrocio cooperativo, l’aumento della fluidità del traffico e le mappe realmente intelligenti.

Per saggiare le quattro esperienze sono state utilizzate tre vetture  ottimizzate con soluzioni di connettività 5G fornite da Marelli e pneumatici intelligenti Cyber Tyre Pirelli in grado di rilevare le reali condizioni di aderenza dell’asfalto. A questi si deve aggiungere il Multi-Access Edge Computing (MEC) di Vodafone. Si tratta di particolari strutture di calcolo che invece di avere un’unica grande sede sono distribuite verso i bordi periferici (edge) della rete. Ciò garantisce la prossimità fisica alla strada delle risorse computazionali necessarie a ridurre i tempi di latenza (tempo che passa tra il comando e la sua esecuzione) della comunicazione tra i veicoli. Ma soprattutto tra l’infrastruttura di raccolta delle informazioni –come telecamere e semafori intelligenti– e le vetture connesse. Ecco in dettaglio le quattro experience.

Il sorpasso assistito

Il 5G promette di essere la soluzione per i sorpassi in totale sicurezza. In Vodafone lo hanno chiamato See Through (guardare attraverso) perché sfrutta la comunicazione tra due veicoli (V2V) per scambiare video in alta definizione e in tempo reale. Lo scopo è estendere il raggio visivo del guidatore in scenari di visibilità ostruita. Grazie al 5G, il conducente riceve in tempo reale sul display della vettura il video con la visione soggettiva frontale della prima macchina che lo precede: quella immediatamente davanti al veicolo che ne ostruisce parzialmente la visuale. Ciò permette di vedere attraverso l’ostacolo per verificare che la carreggiata sia libera e sicura nel concludere la manovra di sorpasso.

L’incrocio cooperativo

Seduti sul sedile posteriore dell’auto abbiamo assistito alla cronaca annunciata di un mancato incidente. L’Urban Cross Traffic Cooperativo è una soluzione che sfrutta la comunicazione trai veicoli e tra gli stessi con l’infrastruttura (come telecamere intelligenti) per ampliare il raggio visivo degli attuali sistemi di sicurezza.

Obiettivo ultimo è evitare la collisione tra veicoli che si approssimano a un incrocio, lanciando segnali visivi e acustici di warning al guidatore fino ad attuare una frenata automatica di emergenza (AEB – Automatic Emergency Breaking). In questo caso d’uso, la bassissima latenza del 5G (si parla di qualche millisecondo) garantisce la reattività  dei sistemi di frenata automatica che anticipano i tempi di reazione sia dell’automobilista, sia dei sistemi di assistenza alla guida come il radar anticollisione.

Niente più code

In gergo, questa soluzione si definisce Highway Chauffeur. Anche in questo caso si sfrutta la comunicazione tra due veicoli per scambiare in tempo reale informazioni di posizione e velocità di veicoli circolanti in colonna su una corsia. Lo scopo è permettere all’automobilista di mantenere una velocità e una corretta distanza di sicurezza che si adatta dinamicamente alle condizioni di traffico. Grazie a questa soluzione, sarà possibile migliorare la fluidità del traffico, ridurre gli ingorghi, il consumo di carburante e le emissioni. Si tratta di un’evoluzione degli attuali sistemi standard di Adaptive Cruise Control (ACC).

A bordo di Alfaromeo Giulia Quadrifoglio per la prova dell’Intelligent Speed Adaptation Control


Le mappe realmente intelligenti

L’ultima delle quattro soluzioni presentate nell’ambito della sperimentazione 5G di Vodafone è stata l’Intelligent Speed Adaptation and Control. Anche in questo caso si sfrutta la comunicazione V2V e I2V (Infrastructure-to-Vehicle) per la condivisione di informazioni statiche e dinamiche dell’ecosistema stradale intorno al veicolo: limiti di velocità, lavori in corso temporanei, restringimenti di carreggiata, curve pericolose, stato degli impianti semaforici e l’elenco sarebbe ancora lungo.

A queste informazioni si aggiungono quelle rilevate da altri veicoli circostanti. Tra queste, le condizioni pericolose del manto stradale registrate dai pneumatici sensorizzati Pirelli. Il nostro passaggio su una zona a scarsissima aderenza ha inviato a tutte le altre auto in prossimità l’alert e informato il conducente di adeguare la velocità di marcia per non incorrere in pericoli.

I quattro esperimenti sono andati tutti a buon fine; senza intoppi e senza incidenti. A conti fatti, sembra proprio che il 5G sia una reale tappa di avvicinamento verso la guida autonoma. Serve però che anche i legislatori stiano al passo con l’innovazione non solo a parole, ma con regolamenti e leggi adeguate.



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Google annuncia la supremazia quantistica

Con uno studio pubblicato su “Nature” arriva la conferma che il computer quantistico sviluppato dai ricercatori di Google ha davvero superato il più potente supercomputer del mondo costruito da IBM: che però ridimensiona il risultato raggiunto dai rivali

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Dopo le prime indiscrezioni di cui avevamo scritto appena un mese fa, arriva adesso su “Nature” la conferma della conquista della quantum supremacy, o supremazia quantistica. A tagliare il traguardo, considerato una pietra miliare fondamentale per lo sviluppo dei computer quantistici, è stato un gruppo di ricercatori del Google Quantum AI Lab. In effetti, in un commento online la IBM – proprietaria del più potente supercomputer del mondo – tenta di ridimensionare il risultato; ma tutti – anche la stessa IBM – concordano sul fatto che il traguardo raggiunto è comunque senza precedenti.

Lo studio pubblicato su “Nature” fa chiarezza su quanto era trapelato nelle scorse settimane tramite un documento comparso su un sito interno della NASA e rimosso poche ore dopo. Pochi dati, che erano però bastati a comprendere la portata del lavoro della squadra di ricerca guidata dal Google Quantum AI Lab, ma che non avevano ancora nessuna conferma ufficiale.

L’articolo di “Nature” riporta che, grazie al processore quantistico programmabile Sycamore a 53 qubit, è stato possibile completare in appena 200 secondi un’elaborazione che anche al più potente supercomputer del mondo avrebbe richiesto circa 10.000 anni. Un’affermazione inequivocabile del raggiungimento della quantum supremacy, ossia essere riusciti a battere le prestazioni dei computer tradizionali più potenti in circolazione.

Per capire la portata del traguardo serve fare un passo indietro, ai primi anni ottanta, quando vennero poste le basi teoriche per la nascita dei primi computer capaci di sfruttare pienamente i bizzarri comportamenti dei quanti. Nacque quindi la necessità di porre obiettivi “comprensibili” per lo sviluppo di questa tecnologia ritenuta a lungo poco più che fantascienza, e uno dei traguardi che si imposero gli sviluppatori fu arrivare a produrre calcolatori quantistici capaci di completare un qualsiasi calcolo, anche se completamente inutile, che nessun computer tradizionali fosse in grado di elaborare. Il concetto ha trovato poi grande popolarità sotto il termine di quantum supremacy, proposto nel 2012 da John Preskill.

Per arrivare all’obiettivo i ricercatori di Google hanno sviluppato un processore a 54 qubit, denominato Sycamore, e lo hanno messo al lavoro su una precisa tipologia di calcoli detti di sampling o campionamento. Per raggiungere lo scopo i ricercatori hanno ovviamente scelto le condizioni di gioco più adatte allo scopo: “Si tratta di un problema ingegnerizzato ad hoc, senza nessuna utilità pratica se non quella di raggiungere la quantum supremacy”, ci spiega Fabio Sciarrino, responsabile del Quantum information Lab della Sapienza Università di Roma.

Ma nonostante quest’apparente artificiosa inutilità, il traguardo raggiunto ha una grande rilevanza scientifica, non solo tecnologica, “perché finora non si aveva nessuna certezza che un simile risultato si potesse davvero ottenere. Si temeva che non fosse possibile mantenere le caratteristiche di un sistema quantistico anche in un sistema di dimensioni notevoli come questo”. In appena 200 secondi il processore Sycamore ha completato un’elaborazione “inutile” ma in ogni caso impossibile per qualunque altro computer visto che anche il più potente del mondo, il Summit di IBM, avrebbe dovuto lavorare per circa 10.000 anni.

I produttori del supercomputer più potente del pianeta però non ci stanno ad avere il ruolo degli sconfitti e rispondono precisando che con le giuste correzioni la loro macchina avrebbe potuto risolvere il calcolo in appena 2,5 giorni. “Una precisazione che però non toglie nulla al traguardo raggiunto da Google”, osserva Sciarrino. “Che sia un calcolo di giorni o anni, è un dato di fatto che ormai il livello dei supercomputer è stato raggiunto. Mai si era arrivati a qualcosa di questo livello”.

Raggiunta la quantum supremacy, si apre ora una nuova fase per lo sviluppo di questa tecnologia. E anche se sono ancora lontani dall’avere applicazioni concrete – c’è ancora molto lavoro da fare sia sul fronte hardware, in particolare nella riduzione del rumore e degli errori, sia sul fronte del software, dove sarà necessario sviluppare programmi capaci di dare contributi alla soluzione di problemi concreti – i computer quantistici rappresentano comunque il futuro.

“C’è un margine di crescita enorme e gli investimenti fatti finora nel settore sono nulla rispetto a quanto fatto invece con i computer tradizionali”, conclude Sciarrino. Solo il tempo potrà dare risposte, ma se la cosiddetta legge di Neven si rivelerà corretta l’attesa sarà davvero breve



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