MODELLISTICA MATEMATICA E PIATTAFORME INFORMATICHE A SUPPORTO DELLA RICERCA AMBIENTALE

Abstract

La modellizzazione matematica è diventata ormai uno strumento essenziale nell’avanzamento delle conoscenze in qualsiasi campo della scienza, dall’econometria alla psicologia, dalla chimica all’epidemiologia, come vissuto di recente nella pandemia da SARS-coV-2. Anche quelle che erano una volta discipline “soft” come la biomedicina o l’ecologia possono ora usufruire di tecniche di rappresentazione ed esplicazione dei processi estremamente utili alla comprensione delle dinamiche in gioco. Questa evoluzione, dovuta in non piccola parte all’attuale disponibilità di abbondante potenza di calcolo elettronico a costi ridotti, non è però opera ed appannaggio soltanto della nostra generazione. Lo stesso Consiglio nazionale delle ricerche (CNR) fondato nel 1923 ha avuto come primo presidente il Prof. Vito Volterra, uno dei fondatori della biomatematica, il cui nome è storicamente legato alle equazioni di dinamica di popolazione da lui introdotte insieme a Lotka. Nel solco di tale tradizione oggi la biomatematica ha un ruolo primario nello studio delle dinamiche di inquinamento, diffusione di sostanze tossiche, bioaccumulo nelle specie di rilevanza alimentare, tossicocinetica, tossicodinamica ed epidemiologia delle malattie legate all’inquinamento. In tutte queste discipline viene affidato alla biomatematica il ruolo di svolgere o supportare interpretazioni quantitative dei dati e facilitare l’inquadramento delle esperienze specifiche degli specialisti di campo (esperti ambientali, biologi, epidemiologi e clinici), in una cornice protesa a collegare dati disparati in una logica di insieme coerente. Si tratta di un compito non facile, che richiede non solo lo sforzo di molti ricercatori con competenze complementari (biologi, medici, epidemiologi, analisti numerici, sistemisti, statistici), ma che deve anche fare i conti con le limitazioni dovute alla mancata disponibilità di dati talvolta cruciali, un fenomeno purtroppo frequente nelle indagini su sistemi complessi. Le pagine che seguono si propongono di illustrare, in modo comprensibile anche per non specialisti, alcuni di questi temi. Il capitolo comprende una panoramica su cosa sono i modelli statici e dinamici, ed in particolare quelli sviluppati in ambito “ambiente e salute”. Inoltre viene offerta al lettore una scheda riassuntiva del sistema formalizzato BioMatLab (MoSpec) dedicato all’implementazione dei modelli matematici in diversi linguaggi di programmazione, corredato da un link alla piattaforma online nella quale sono rese disponibili alla comunità scientifica alcuni modelli prodotti/implementati per lo studio delle dinamiche di interazione ambiente e salute sviluppate durante le attività del progetto CISAS (capitolo 14).