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Oggetto:

Sistemi complessi (II SEM)

Oggetto:

Complex Systems

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
INT 1462
Docenti
Prof. Michele Caselle (Referente)
Prof. Alessandro Vercelli
Corso di studio
Corso SSST
Periodo
Secondo semestre
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
3 (18 ore)
SSD attività didattica
FIS/02 - fisica teorica, modelli e metodi matematici
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Elaborato
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Obiettivi formativi

 Obiettivo del corso è fornire agli studenti alcuni strumenti di base per lo studio dei sistemi complessi. In particolare nei primo modulo verranno presentate nozioni di base di teoria dei network, Meccanica Statistica e Reti Neurali. Nel modulo successivo verrano presentati alcuni casi di studio particolarmente significativi nell’ambito delle neuroscienze.

The goal of the course is to provide students with a few basic tools for the analysis of complex systems. In particular the first part of the course deals with basic notions of Statistical Mechanics, Network Theory and Artificial Neural Networks. Then in the second part of the course a few case studies of particular relevance in neuroscience will be discussed.

 

Oggetto:

Programma

Modulo 1- Introduzione allo studio dei Sistemi Complessi

Docente Michele Caselle (10 ore)

1) Introduzione generale al corso:

- definizione di sistema complesso

- proprietà emergenti e soglie critiche.

2)  Introduzione alla teoria delle reti:

− Network omogenei ed eterogenei:  hubs, clustering, small world

− Organizzazione in comunita' dei network complessi

− Modelli per la formazione dei network

3) Introduzione alla meccanica statistica dei sistemi complessi:

- Entropia di Shannon

- Leggi di scala

- Complessità e teoria dell'informazione

4) Introduzione alle reti neurali artificiali

 - percettrone

- modello di Hop

 

Modulo 2 - Sistemi Complessi nel cervello

Docenti: Alessandro Vercelli (8 ore)

5) Self organization nello sviluppo embrionale: nature vs nurture

6) Organizzazione della corteccia cerebrale: tipi neuronali, minicolonne e colonne, moduli corticali

7) Organizzazione delle connessioni neurali: micro-, meso- e macroconnettomica.

8) Struttura delle vie visive (e gerarchia nelle aree corticali): reti neurali a multistrato

 Module 1 - Introduction to Complex Systems

Teaching staff: Michele Caselle (10 hours)

1) General Introduction:

 

- definition of complex system

- critical thresholds and emerging properties

 

2)  Introduction to network theory:

− Homogeneous and etrogeneous networks: hubs, clustering, small world

− Community Detection

− Models of network formation

3) Introduction to the Statistical Mechanics of Complex Systems:

- Shannon Entropy

- scaling laws

 

-Complexity and information theory

 

4) Introduction to artificial neural networks

 - perceptron

- Hopfield model

 

Module 2 - Complex systems in the brain

Teaching staff: Alessandro Vercelli (8 hours)

5) Self-organization in embryonic development: nature vs nurture

 

6) Organization of the cerebral cortex: neuronal types, minicolumns and columns, cortical modules

 

7) Organization of neural connections: micro-, meso- and macroconnectomics.

 

8) Structure of the visual pathways (and hierarchy in cortical areas): multilayer neural network

 

 

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Lezioni frontali/Lectures

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Tesina conclusiva/Written report

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Slide e materiale didattico fornito dal docente

Lecture notes provided by the teacher



Registrazione
  • Chiusa
    Apertura registrazione
    10/01/2022 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    21/02/2022 alle ore 23:59
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 27/10/2021 11:26
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