Fisica della Città

A. Bazzani, O. Bernardi, M. Brambilla, M. Capriotti, L. Cattelani, B. Giorgini, G. Melchiorre, S. Rambaldi, Servizi, G. Turchetti, F. Zanlungo.

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Lo stato dell'arte

La città è certamente un oggetto complesso che evolve in modo non lineare. Il suo spazio tempo è frutto della mescolanza di estetica e biologia, di fisica e sociologia, di urbanistica e teoria dell'informazione, con popolazioni di cittadini diverse che nel crogiolo urbano si incontrano si integrano, a volte confliggono.
Fin dagli anni '60 furono proposti modelli matematici per tentare di descrivere, se non di spiegare i processi urbani. In alcuni casi si sperò di poter prevedere gli effetti della pianificazione e/o di singoli interventi urbanistici, economici, sociali eccetera.
I primi modelli erano statici e/o stazionari, e le soluzioni valevano solo all'equilibrio.
Un campo di applicazione privilegiato fu il traffico modellato come flusso idrodinamico oppure tramite matrici origine-destinazione.
La crescita esponenziale della potenza di calcolo, lo sviluppo della teoria dell'informazione (automi e intelligenze artificiali) e della fisica dei sistemi complessi ha permesso la nascita di modelli microscopici e dinamici.

Mobilis

In questo ambito il gruppo di Fisica della Città ha studiato la mobilità producendo un modello fisico-matematico. Il modello implementato su calcolatore ha dato luogo a Mobilis, un sistema virtuale versus l'intelligenza artificiale capace di simulare la mobilità:
a) su varie scale da un centro storico pedonalizzato a una piazza o stanza, fino a un territorio metropolitano;
b) con vari mezzi dalle gambe al trasporto pubblico, dalla bicicletta all'automobile, eccetera.
Mobilis è stato fino ad ora applicato:
1.al quartiere di Les Halles di Parigi in collaborazione con la RATP e il Politecnico di Milano (2002);
2.al centro storico di Rimini in collaborazione con l'Ordine degli Architetti e l'ufficio Mobilità del Comune (2003) (mobilità pedonale e di trasporto pubblico);
3.all'area dell'Università Milano-Bicocca in collaborazione col gruppo di Sociologia del Prof. Guido Martinotti (2004)(mobilità pedonale e di trasporto pubblico);
4.alla stazione di Rimini in convenzione con la Regione Emilia-Romagna e in collaborazione con Treniitalia e RFI (2005 in corso d'opera) (mobilità pedonale e nodi di interscambio);
5.alla città di Senigallia in convenzione col comune (2005 in corso d'opera) ( mobilità autoveicolare privata, di trasporto pubblico nella stagione invernale e in quella estiva a forte presenza di turisti e villeggianti).
In tutte queste occasioni Mobilis non è mai stato falsificato. Mobilis può predire e prefigurare i nodi critici su un reticolo di mobilità (viario, ferroviario, di trasporto pubblico, pedonale, misto), suggerendo i parametri di controllo e le soluzioni, se esistono, che permettono di contenere e/o di sciogliere le criticità.

La fisica di Mobilis

Si tratta di un insieme di componenti elementari/individui che si muovono secondo leggi dinamiche e statistiche su una topologia urbana cronotopica. Definiamo cronotopi gli agenti primigeni dell'attività temporale urbana, ovvero aree mono o plurifunzionali quali Università, ospedali, uffici pubblici, centri commerciali, aziende ...
La dinamica si partisce in due.
Una puramente fisica con forze non newtoniane, energie, moti browniani eccetera e algoritmi mutuati dalla dinamica molecolare. In questo caso per una versione del modello che si può risolvere analiticamente, le soluzioni di campo medio sono in buon accordo con i risultati delle simulazioni.
L'altra intenzionale/decisionale si costituisce a partire dalle probabilità di Bayes-de Finetti e dalle catene di Markov. Inoltre si introducono proprietà dell'individuo quali memoria, informazione, visione a breve raggio. Le simulazioni hanno mostrato che emergono così strutture e proprietà di autoorganizzazione. In sostanza quello che stiamo studiando è la termodinamica di un gas di automi nel senso di von Neumann.

Ulteriori informazioni

Conferenza UNIBOCULTURA 3 - 2 - 2004 (documento PDF)