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Sistemi Complessi

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Anno accademico 2010/2011

Docenti
Michele Caselle (Titolare del corso)
Ferdinando Gliozzi (Titolare del corso)
Corso di studi
Governo e scienze umane
Anno
4° anno
Tipologia
Obbligatorio
Crediti/Valenza
5
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Struttura del corso:

Corso di 40 ore (5 cfu) rivolto agli studenti del quarto anno (primo anno magistrale), suddiviso in 5 moduli da 8 ore ciascuno. In linea di principio i moduli sono indipendenti e potrebbero essere seguiti anche isolatamente.

Obiettivi del corso:

Obiettivo del corso è fornire agli studenti alcuni strumenti di base per lo studio dei sistemi complessi (in particolare teoria dei network e nozioni di base di Meccanica Statistica, data mining e simulazioni al calcolatore) e provare ad applicare questi strumenti in alcuni casi di studio particolarmente significativi. L'idea e' di mantenere le lezioni ad un livello abbastanza semplice (in modo che possano essere seguite da studenti di diversa provenienza) ma non superficiale. In particolare il primo ed il quarto modulo potrebbero essere organizzati in modo da mantenere la matematica necessaria ad un livello elementare e, in linea di principio, potrebbero essere fruiti anche da studenti delle facoltà umanistiche. Il secondo e terzo modulo sono pensati più specificatamente per studenti con background scientifico, perché richiedono conoscenze  di matematica un po' più avanzate. L'ultimo modulo richiede un po' di conoscenze di base di biologia, ma le lezioni potrebbero essere organizzate in modo da fornire su ogni tema prima una piccola introduzione biologica e poi la trattazione usando i metodi imparati nei primi due moduli.

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Programma

1° Modulo:  Introduzione alla Teoria dei Networks

Docenti:  M. Caselle (UNITO), S. Fortunato (ISI)

  • Network omogenei ed eterogenei
  • Principali caratteristiche dei network eterogenei: hubs, clustering, small world
  • Organizzazione in comunita' dei network complessi
  • Modelli per la formazione dei network
  • Studio di processi dinamici ed evolutivi sui network

2° Modulo:  Introduzione alla Meccanica Statistica dei sistemi complessi

Docente: F.Gliozzi (UNITO)

  • Nozioni di base di Meccanica Statistica
  • Entropia di Gibbs ed entropia di Shannon
  • Data mining
  • Pattern Recognition

3° Modulo: Simulazione al Calcolatore di sistemi complessi

Docente: F.Gliozzi (UNITO)

  • Catene di Markov
  • Metodi Montecarlo
  • Dinamica Molecolare

4° Modulo: Complessita' nei sistemi sociali

Docenti: M. Caselle (UNITO), S.Fortunato (ISI), V. Colizza (ISI)

  • Descrizione di fenomeni sociali in termini di modelli fisici:
  • modellizzazione mediante identificazione di classi generali di comportamento,
  • studio di fenomeni come il consenso nelle opinioni, la disseminazione culturale,
  • il moto collettivo degli individui, le gerarchie sociali.
  • il ruolo dei sistemi sociali nei processi di contagio.

5° Modulo: Complessita' nei sistemi biologici

Docenti: M. Caselle (UNITO),  M. Cosentino Lagomarino (University Pierre et Marie Curie, Paris), A. Celani (Institut Pasteur, Paris)

  • Identificazione di "Network motifs" nelle reti biologiche
  • Circuiti di regolazione genica
  • Robustezza e ridondanza della rete di interazione tra proteine

Docenti:  M. Caselle (UNITO), F. Gliozzi (UNITO), S. Fortunato (ISI),  V. Colizza (ISI),  A. Celani (Institut Pasteur, Paris), M. Cosentino Lagomarsino (Université Pierre et Marie Curie, Paris).

Testi consigliati e bibliografia

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Indicazioni bibliografiche

1° Modulo:  M. E. J. Newman:  The structure and function of complex networks:
 SIAM Review 45, 167-256 (2003), cond-mat/0303516

2° e 3° Modulo: D. Chandler:  Introduction to Modern Statistical Mechanics, Oxford University Press 1987

4° Modulo: C. Castellano, S. Fortunato, V. Loreto:

Statistical physics of social dynamics,  Reviews of Modern Physics 81, 591 (2009)

5° Modulo: U.Alon:  An introduction to system biology, Chapman & Hall/CRC (2006)



File allegato
  • File allegato (19.2 MB)
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    Ultimo aggiornamento: 03/08/2011 11:04
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