Controllo di sistemi caotici

Prof. Dr. Sabine Klapp è relatrice del Sottosezione di Ricerca 910 sul controllo dei sistemi non lineari. Dirige il Dipartimento di Simulazioni Computerizzate e Teoria dei Fluidi Complessi presso l'Istituto di Fisica Teorica della TU Berlino. (© TU Berlino/PR/Christian Kielmann) / Professor Dr. Sabine Klapp è coordinatrice del Centro di Ricerca Collaborativa 910 sul controllo dei sistemi non lineari. È anche responsabile della Cattedra di Simulazioni Computerizzate e Teoria dei Fluidi Complessi presso la TU Berlino. (© TU Berlino/PR/Christian Kielmann)

La Prof.ssa Dr.ssa Sabine Klapp e Roland Aust sono lieti che il Centro di Ricerca Collaborativa 910 sul controllo dei sistemi non lineari venga finanziato ancora per altri quattro anni. La Prof.ssa Klapp è coordinatrice del Centro di Ricerca Collaborativa e responsabile della Cattedra di Simulazioni al Computer e Teoria dei Fluidi Complessi presso l'Istituto di Fisica Teorica della TU di Berlino. Roland Aust è amministratore del Centro di Ricerca Collaborativa. (© TU Berlin/PR/Christian Kielmann)

Il successo è completo. Per la terza volta, la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) approva il finanziamento del Sonderforschungsbereich (SFB) 910 per il controllo di sistemi non lineari presso la TU Berlin. La responsabile del Sonderforschungsbereich è la Prof.ssa Dr.ssa Sabine Klapp. Dirige il dipartimento di Simulazioni al computer e teoria dei fluidi complessi presso l'Istituto di Fisica Teorica della TU Berlin. Nei prossimi quattro anni, le ricerche saranno finanziate con oltre otto milioni di euro. Con questo, la somma totale con cui il Sonderforschungsbereich sarà finanziato nel corso di dodici anni supererà i 20 milioni di euro.

Sotto il titolo "Controllo di sistemi non lineari auto-organizzanti: Metodi teorici e concetti applicativi" si intendono esplorare strategie e metodi innovativi di controllo. Nuovo all’interno del Sonderforschungsbereich è, tra l’altro, l’istituzione di un collegio di dottorato integrato.

Punti tematici e obiettivi

Il Sonderforschungsbereich 910 si occupa di sistemi dinamici dissipativi e non lineari lontani dall’equilibrio termico. Tali sistemi sono diffusi in fisica, chimica e biologia. Tra questi, ad esempio, sistemi quantistici aperti, fluidi in movimento e tessuti cardiaci pulsanti. Una caratteristica distintiva di tali sistemi è l’auto-organizzazione, cioè la formazione spontanea di strutture temporali, spaziali o spazio-temporali. L’obiettivo del Sonderforschungsbereich è generare e controllare tali strutture dissipative auto-organizzanti, ad esempio per ottimizzare determinate proprietà dei materiali.

Nel quadro di una collaborazione interdisciplinare tra matematici applicati, fisici teorici e neuro-informatici, vengono sviluppati nuovi concetti e metodi di controllo e modellate le loro applicazioni su sistemi innovativi selezionati. Questi sistemi spaziano dalla materia condensata dura a sistemi biologici e coprono scale spaziali da nanometri a micrometri e millimetri. Vengono integrati vari concetti di controllo dalla dinamica non lineare e dal controllo del caos, dalla teoria classica del controllo e dell’ottimizzazione, e dal controllo quantistico. Un metodo centrale del Sonderforschungsbereich 910, fondato nel 2011 dal Prof. Dr. Dr. h.c. Eckehard Schöll, sono i circuiti di retroazione per stabilizzare stati instabili. Un esempio di ciò è il controllo a ritardo temporale, già applicato con successo in sistemi nuovi durante le prime due fasi di finanziamento del Sonderforschungsbereich. I focus di applicazione nella terza fase di finanziamento sono il controllo della dinamica in strutture quantistiche nanometriche e sistemi di informazione quantistica topologici, il controllo di fluidi complessi e attivi in condizioni di disequilibrio, e il controllo di mezzi eccitabili come tessuti cardiaci e reti cerebrali macroscopiche.

Struttura del Sonderforschungsbereich

Il Sonderforschungsbereich si divide in due aree di progetto: metodi teorici (A) e concetti applicativi (B), con un totale di 16 subprogetti scientifici. L’area dei metodi teorici si occupa di studi fondamentali sui sistemi auto-organizzanti non lineari. Grazie alla sua composizione interdisciplinare, riunisce competenze provenienti dalla fisica teorica e dalla matematica. L’obiettivo è una comprensione fondamentale del controllo efficace dei processi auto-organizzanti. L’area dei concetti applicativi si concentra sull’applicazione dei principi di controllo sviluppati nell’area A a sistemi modello innovativi selezionati. Questi sistemi modello provengono dalla fisica, chimica e biologia. In particolare, si studia e sviluppa il controllo di sistemi quantistici eccitati, materia colloidale, fluidi complessi, tessuti cardiaci, reti cerebrali, laser o oscillatori caotici. Le dinamiche di tali sistemi coprono un’ampia gamma di fenomeni non lineari su diverse scale spaziali e temporali, che possono essere influenzati miratamente attraverso varie strategie di controllo.

Durante la terza fase di finanziamento, i subprogetti scientifici saranno accompagnati da un collegio di dottorato integrato "Design e controllo di sistemi complessi", diretto dal Prof. Dr. Holger Stark, dal Dr. Alexander Carmele (entrambi TU Berlin) e dal Prof. Dr. Alexander Mielke dell’Istituto Weierstrass per l’Analisi Applicata e la Stocastica (WIAS).

Sostegno ai giovani ricercatori

Una priorità del SFB è il sostegno ai giovani ricercatori, con misure specifiche per l’uguaglianza di genere tra scienziati e scienziate, e per conciliare scienza e famiglia. Per questo, il Sonderforschungsbereich prevede misure di finanziamento sia per studenti di laurea e master, sia per dottorandi e post-dottorandi.

Misure come un supporto finanziario dedicato ai progetti di giovani ricercatori sono già state attuate nelle prime due fasi di finanziamento e offrono ulteriori opportunità ai giovani scienziati. Attraverso programmi di mentoring, si mira a coinvolgere attivamente le donne nelle scienze naturali e a promuoverle. I giovani ricercatori vengono integrati precocemente in collaborazioni internazionali con gruppi di ricerca leader nel mondo, attraverso programmi di scambio e cooperazione. Il nuovo collegio di dottorato integrato offre a dottorandi e borsisti del Sonderforschungsbereich un programma di dottorato strutturato, volto a garantire le migliori condizioni per un avvio di carriera di successo.

Partner di cooperazione della TU Berlin (università capofila)

- Freie Universität Berlin,
- Istituto Weierstrass per l’Analisi Applicata e la Stocastica (WIAS),
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt,
- Università Statale di Saratov (Russia)

Per ulteriori informazioni, non esiti a contattarci:

Prof.ssa Dr.ssa Sabine Klapp
TU Berlin
Dipartimento di Simulazioni al computer e teoria dei fluidi complessi &
Sonderforschungsbereich 910
Tel.: 030/314-23763
E-mail: klapp@physik.tu-berlin.de