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09 Ottobre 2025

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Comprendere come le scelte dei singoli si trasformano in comportamenti collettivi è una delle sfide centrali della scienza moderna, dall’intelligenza artificiale alla biologia animale. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Napoli Federico II e della Scuola Superiore Meridionale ha sviluppato un modello matematico innovativo, in grado di descrivere e controllare queste dinamiche con precisione senza precedenti. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, apre prospettive concrete non solo per il coordinamento di flotte di droni o la gestione del traffico urbano, ma anche per la comprensione di fenomeni naturali come la migrazione collettiva, il volo in formazione degli uccelli o il movimento sincronizzato dei pesci in branco.

Un nuovo modello per i sistemi complessi

Comprendere come le scelte dei singoli possano trasformarsi in comportamenti collettivi è una delle sfide più affascinanti della scienza contemporanea. Da Napoli arriva un modello matematico rivoluzionario per controllare i sistemi complessi con tante possibili applicazioni: dal coordinamento intelligente di flotte di droni, all’ottimizzazione dei flussi urbani per la sicurezza delle folle fino alla comprensione della migrazione collettiva negli animali, e persino popolazioni cellulari. La ricerca pubblicata è stata guidata dal professor Mario di Bernardo, Ordinario di Autonomia dell’Università di Napoli Federico II, insieme alla professoressa Sabine H. L. Klapp della Technische Universität Berlin, e svolta da Andrea Lama, primo autore del lavoro e dottorando della Scuola Superiore Meridionale.

“Il nostro modello matematico rappresenta un passo in avanti significativo perché mostra come i processi decisionali introducano naturalmente asimmetrie nelle descrizioni matematiche di sistemi complessi,” spiega il Professor di Bernardo. “Questo ci permette di predire transizioni da stati disordinati a stati organizzati e di progettare comportamenti collettivi desiderati.”

Decisioni individuali e comportamento collettivo

Per validare l’approccio, i ricercatori hanno analizzato il caso di un gruppo di “pastori” (robot o agenti di controllo) che guidano un “gregge” di agenti in uno spazio delimitato. Le equazioni sviluppate dimostrano come le decisioni dei singoli possano trasformarsi in dinamiche collettive prevedibili e controllabili, con scenari applicativi che vanno dall’evacuazione sicura di una folla al coordinamento di robot in missioni complesse.

“Abbiamo dimostrato che le decisioni degli agenti creano nuove forme di interazioni, diverse da quelle tradizionali della fisica” sottolinea Andrea Lama. “Questo apre una nuova classe di modelli matematici, più efficaci per predire e controllare il comportamento collettivo".

Applicazioni in campo animale: migrazione, movimento e coordinamento

Le implicazioni pratiche della ricerca sono ampie e trasversali:
● robotica di sciame: coordinamento intelligente di flotte di droni;
● gestione del traffico: ottimizzazione dei flussi urbani;
● sicurezza delle folle: protocolli avanzati per grandi eventi;
● biologia: comprensione della migrazione collettiva negli animali.

TAG: COMPORTAMENTO, MIGRAZIONE, SCUOLA SUPERIORE MERIDIONALE, UNIVERSITà DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II