Giudizio della Commissione per l’attribuzione del Premio Galileo Galilei dei Rotary Club Italiani Anno 2015 Sezione Scienze Matematiche
Verbale della Giuria designata dal Rettore dell’Università di Pisa Prof. Massimo Mario Augello:
Professori: Jürgen Appell – Erik J. Balder – Claude Le Bris – Alexander Mielke
Antonio Pieretti, Presidente
Saverio Sani, Segretario
Professor Alfio Quarteroni is internationally renowned for his long-lasting and deep impact in mathematical modelling, numerical analysis and scientific computing. His accomplishments and his recognitions are countless. He was one of the promoters of spectral methods in numerical analysis for solving partial differential equations. He was one of the first, if not the first, expert in scientific computing to get intensely involved in the modelling and numerical simulation of the physiological flows (circulatory and respiratory systems) in the human body, a field that has since exponentially grown. His contribution to the simulation of the sailing yacht Alinghi, the Swiss Challenge for America’s Cup 2003, will be long remembered as one of the iconic accomplishments of mathematical modelling and optimization. Besides his scientific contributions, Alfio Quarteroni is very active in the mathematical community, taking part in several dozens of editorial boards of journals and book series, writing reference textbooks that are used worldwide by students in the field, chairing many committees at the international level, organizing conferences, and more. As such a combination of mathematical skills, scientific curiosity, expertise in the broadest possible spectrum going from modelling to numerical simulation on large scale computers, deep involvement in the community, he is one of the best examples of a modern applied mathematician. For all these reasons, the jury has unanimously decided to nominate Professor Alfio Quarteroni as winner of the 2015 Galileo Prize.
“Modelli matematici e l’eredità di Galileo” Sunto della presentazione. La matematica oggi permea ogni ambito del sapere. Usiamo, inconsapevolmente, algoritmi matematici quando inviamo immagini dai nostri telefoni cellulari, o quando i motori di ricerca ci dispensano risposte a qualsiasi tipo di richiesta, pescando in tempi infinitesimali fra le migliaia di miliardi di pagine nella rete. I modelli matematici forniscono una rappresentazione esemplificativa e funzionante di sistemi reali (fisici, biologici, economici o sociali). Essi vengono usati quotidianamente per formulare previsioni meteorologiche su scala continentale, regionale o locale; per prevedere e mitigare il rischio derivante da terremoti, inondazioni, o processi di inquinamento ambientale; per capire meglio come funziona il nostro corpo, come prevedere l’insorgere di malattie e come curarle; perfino come farci vivere meglio il nostro tempo libero e aiutare gli atleti a migliorare le loro performance agonistiche. In questa presentazione si è mostrato come questo è possibile attraverso alcuni esempi di grande impatto applicativo. Uno riguarda l’esperienza fatta nel corso di tre edizioni della America’s Cup (2003, 2007 e 2010) durante le quali il mio team ha avuto la responsabilità dello sviluppo dei modelli di simulazione per la determinazione delle forme ottimali di scafi, chiglia, bulbo, alette e vele di Alinghi attraverso la risoluzione di complesse equazioni della dinamica dei fluidi. L’attività di ricerca in questo settore si è anche rivolta ad altre discipline sportive: la Formula 1, dove la performance dovuta alle forme (e dunque all’aerodinamica) è responsabile di circa il 50% dell’intera prestazionE (molto piu’ della propulsione, 15% e dei materiali, 35%); le imbarcazioni di canottaggio, il disegno ottimale dei costumi da bagno in cui ci si ispira alla microrugosità della pelle dello squalo; il motociclismo, con l’obiettivo di studiare la resistenza strutturale dei caschi, le loro caratteristiche aerodinamiche e aeroacustiche, il loro comfort; il gesto atletico di calciatori. In un ambito completamente diversi, quale quello delle scienze della vita, abbiamo in particolare affrontato lo studio del sistema cardiocircolatorio con l’obiettivo di meglio comprendere fenomeni patologici (la formazione di placche aterosclerotiche nelle grandi arterie), comportamenti anomali del campo elettrico nel miocardio, e la “progettazione” di operazioni chirurgiche con l’ausilio di modelli matematici finalizzati a cercare le soluzioni ottimali. Nel campo della preservazione del patrimonio culturale, abbiamo studiato l’impatto su strutture sensibili (quali ad esempio il Colosseo, ponti di epoca antica, centri storici) di eventi sismici di diverso impatto energetico nella scala Richter, con l’obiettivo di porre in essere le misure di protezione al fine di ridurre o neutralizzare il potenziale effetto distruttivo.
Prof. Paula Findlen