Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - BV (478) NUCLEAR ENGINEERING - INGEGNERIA NUCLEARE
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089194 - COMPLESSITÀ NEI SISTEMI E NELLE RETI
089195 - DINAMICA DEI SISTEMI COMPLESSI
089195 - DINAMICA DEI SISTEMI COMPLESSI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (473) AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING - INGEGNERIA DELL'AUTOMAZIONE
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089194 - COMPLESSITÀ NEI SISTEMI E NELLE RETI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (481) COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING - INGEGNERIA INFORMATICA
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089195 - DINAMICA DEI SISTEMI COMPLESSI
089194 - COMPLESSITÀ NEI SISTEMI E NELLE RETI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (487) MATHEMATICAL ENGINEERING - INGEGNERIA MATEMATICA
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089195 - DINAMICA DEI SISTEMI COMPLESSI
Obiettivi dell'insegnamento
Il corso ha lo scopo di illustrare metodi e algoritmi per l'analisi di sistemi complessi, vale a dire sistemi composti da un numero elevato di unità tra loro interagenti. Rientrano in questa categoria, a titolo di esempio, le reti sociali e quelle infrastrutturali per la distribuzione di energia, materia o informazione, le reti di transazioni economico-finanziarie e quelle di interazione biologica (p.e. proteine e processi metabolici), gli ecosistemi e le flotte di agenti (naturali o artificiali) coordinati. Il corso illustra dapprima un insieme di strumenti per l'analisi e la caratterizzazione della struttura delle reti, per poi considerare i fenomeni emergenti dall'interazione di sistemi dinamici attraverso la rete. Ogni argomento sarà trattato sia dal punto di vista teorico che attraverso la discussione di esempi applicativi.
Risultati di apprendimento attesi
Descrittori di Dublino
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e comprensione
A seguito del superamento dell’esame lo studente conosce:
I principali problemi, i metodi di analisi, e gli algoritmi fondamentali per l’analisi delle proprietà topologiche di una rete complessa.
I principali problemi, i metodi di analisi, e gli algoritmi fondamentali per l’analisi delle proprietà dinamiche di un insieme di sistemi tra loro interagenti (sistemi complessi).
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Attraverso la teoria, le esercitazioni e i casi applicativi analizzati, e a seguito del superamento dell’esame, lo studente acquisisce la capacità di applicare i metodi e gli algoritmi appresi a casi reali, per quanto di complessità limitata.
Abilità comunicative
A seguito del superamento dell’esame, in particolare della prova orale, lo studente è in grado di comunicare in modo chiaro i contenuti di una ricerca scientifica, evidenziando i metodi che sono stati adottati e i risultati ottenuti.
Capacità di apprendimento
A seguito del superamento dell’esame, lo studente acquisisce la capacità di apprendere in maniera autonoma argomenti legati alle tematiche generali affrontate durante il corso.
Argomenti trattati
Introduzione allo studio della complessità nei sistemi e nelle reti
Reti complesse:
Distanze, diametro, clustering, distribuzione di grado
Modelli di rete: random, scale-free, small-world
Misure di centralità: closeness, betweenness, PageRank
Analisi di comunità e core-periphery
Robustezza infrastrutturale: resilienza e tolleranza ai guasti
Sistemi complessi:
Robustezza infrastrutturale: propagazione di guasti
Processi di diffusione in rete
Reti di sistemi dinamici
Dinamiche collettive: consenso e sincronizzazione
Per ulteriori informazioni si rimanda alle pagine personali del docente (http://home.deib.polimi.it/piccardi/csr.html), dove sono anche disponibili le slide usate a lezione e vari articoli di approfondimento.
Prerequisiti
Sono richieste le nozioni apprese nei corsi di base di matematica (Analisi matematica I e II, Algebra lineare) e di sistemi dinamici (Fondamenti di Automatica, o Analisi dei Sistemi). Per quanto riguarda la dinamica dei sistemi non lineari, è inoltre consigliata la frequenza del corso Teoria dei Sistemi (Dinamica Non Lineare).
Modalità di valutazione
La prima parte dell'esame consiste in una prova scritta (domande teoriche a risposta 'aperta' ed esercizi) alla quale viene assegnata una valutazione massima di 26 punti. Ottenuta una votazione sufficiente nella prova scritta, allo studente viene assegnato un articolo scientifico sul quale dovrà preparare una presentazione orale supportata da powerpoint (o equivalente), della durata di 15 minuti. La presentazione orale ha una valutazione massima di 7 punti, i quali si sommano al risultato dello scritto dando luogo al voto finale.
La seguente tabella mostra in dettaglio gli elementi che saranno considerati nella valutazione:
Modalità di verifica
Descrizione
Risultato di apprendimento perseguito (descrittore di Dublino)
· Esame scritto
· Domande di carattere teorico a risposta aperta sugli argomenti del corso
· Risoluzione di esercizi numerici
· 1,2,4,5
· 1,2
· Presentazione orale
· Presentazione del contenuto di articolo scientifico assegnato e discussione
· 1,2,4,5
Bibliografia
Albert-László Barabási, Network Science, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2016, ISBN: 1107076269
M.E.J. Newman, Networks: an Introduction, Editore: Oxford University Press, Anno edizione: 2010, ISBN: 978-0-19-920665-0
A. Pikovsky, M. Rosenblum, J. Kurths, Synchronization - A Universal Concept in Nonlinear Sciences, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2001, ISBN: 0-521-59285-2
Software utilizzato
Nessun software richiesto
Forme didattiche
Tipo Forma Didattica
Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
30:00
45:00
Esercitazione
20:00
30:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale
50:00
75:00
Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua
Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
Italiano