La teoria del caos viene presentata a un nuovo pubblico attraverso creazioni di gioielli influenzate da entità matematiche note come attrattori strani.
La natura disordinata del caos governa anche una nuvola di fumo o il ribollire delle onde dell'oceano. Creando gioielli basati su una descrizione matematica del caos, Eleonora Bilotta e il suo team hanno scoperto un modo per impedire ai sistemi caotici di muoversi alla loro consueta velocità frenetica. Bilotta, professore di psicologia interdisciplinare presso l'Università della Calabria in Italia, ritiene che anche i non esperti troveranno qualcosa di attraente nelle forme di gioielli a spirale ispirate a questo tipo di mappatura caotica. Questo tipo di mappatura caotica ha molti ruoli pratici, tra cui lo sviluppo di modelli informatici per le previsioni meteorologiche e la progettazione di reti neurali.
Cos'è la teoria del caos?
È fondamentalmente lo studio di sistemi altamente sensibili alle condizioni iniziali come la teoria del caos, il tempo e i mercati finanziari. Edward Lorenz, che ha sviluppato la teoria contemporanea del caos, ha paragonato questa risposta apparentemente imprevedibile all'effetto che le ali di una farfalla possono avere su un lontano uragano nel 1972. In altre parole, una piccola modifica a un sistema può avere un impatto significativo e imprevedibile.
Comportamento di un sistema caotico
Sebbene il comportamento di un sistema caotico possa sembrare inaspettato, a volte è caratterizzato da uno "strano attrattore", una complessa disposizione di punti che mostra come il sistema si evolve nello spazio delle fasi. Gli attrattori bizzarri spesso assomigliano a fili piegati con molti percorsi evolutivi diversi, come i fili.
Mentre il caos è servito da modello per il comportamento umano, compreso il controllo emotivo e le connessioni interpersonali, Bilotta è stato inizialmente affascinato dal caos. Ma nel 2005, un punto di svolta nel suo interesse è stato quando Leon Chua, noto ricercatore sul caos e professore emerito di ingegneria elettrica all'Università della California a Berkeley, ha incoraggiato lui e i suoi colleghi a creare musica basata sulla sua ricerca con strani attrattori.
Secondo Bilotta, dopo aver analizzato gli attrattori allora esistenti, abbiamo esplorato lo spazio dei parametri di questi sistemi e scoperto che erano possibili un gran numero di definizioni. Questo ci ha permesso di esplorare lo spazio del caos e costruire un set di strumenti preliminare. In un recente studio, Bilotta e colleghi delineano modi per sfruttare la stampa 3D e la fabbricazione di metalli per trasferire il movimento di sistemi caotici dal mondo virtuale a quello fisico.
Il team ha iniziato esaminando il circuito di Chua, che prende il nome da un esperimento di laboratorio da banco che ha costruito nel 1983 utilizzando parti ordinarie come condensatori e un diodo speciale. Questo semplice dispositivo, quando attivato, mostra il caos sotto forma di oscillazioni di corrente irregolari. Un'ampia varietà di attrattori strani che dipendono dai parametri del circuito viene rivelata mappando la corrente alla tensione.
Studi di progettazione caotica
Bilotta afferma che durante i loro 20 anni di ricerca sul caos, lui e il suo team hanno trovato più di 1000 attrattivi distintivi per il circuito di Chua. Recenti studi di design caotico sono in parte ispirati dalla diversità di questi tipi attraenti. Bilotta, che ha sviluppato un nuovo metodo per creare forme distintive utilizzando la modellazione al computer, pensa che potrebbe aiutare più persone ad apprezzare la bellezza del caos.
Secondo Bilotta, è più facile a dirsi che a farsi trasformare un'entità matematicamente simulata in un oggetto tridimensionale nel mondo reale. A causa della loro natura frattale, gli attrattori caotici hanno dettagli elaborati che diventano visibili a scale di lunghezza inferiori. Inoltre, le curve matematiche a volte possono essere così vicine alla sovrapposizione che può essere difficile simularle in un modello 3D.
Per superare queste sfide, il team ha dovuto appianare alcune delle complessità per semplificare la rappresentazione fisica degli attrattori e produrre gli attrattori per la stampa. Il team ha utilizzato gli strumenti di progettazione per sviluppare modelli computerizzati dei trattori semplificati e ha modificato alcuni parametri per renderli esteticamente più gradevoli. Dopo aver completato un progetto, i ricercatori hanno utilizzato la stampa 3D per produrre un modello in resina, che viene poi utilizzato come stampo per fondere i gioielli. Oltre agli attrattori di Chua, i ricercatori hanno creato modelli della farfalla di Lorenz e di altri noti attrattori caotici.
Secondo Bilotta, queste simulazioni al computer potrebbero offrire agli scienziati un nuovo modo di studiare le proprietà di questi attrattori. Bilotta spera inoltre che questi gioielli ispirino studenti e non artisti a comprendere meglio le idee alla base dell'arte. Secondo Bilotta, lo studio dei concetti matematici e filosofici riguardanti la natura del mondo e le infinite possibilità che esistono al suo interno è dove sta la bellezza del caos.
Bilotta e colleghi hanno in programma di continuare la loro ricerca sull'utilizzo dell'IA nella modellazione per trovare nuovi attrattori caotici imprevedibili. Vogliono anche mostrare questi gioielli nei musei della scienza e dell'arte in modo che le persone possano toccarli e magari comprarne uno per se stessi. Secondo Bilotta, questo non solo metterà in risalto il nostro lavoro, ma incoraggerà e informerà il pubblico sulle potenzialità di questo tema all'avanguardia.
Bilotta e colleghi hanno in programma di continuare la loro ricerca sull'utilizzo dell'IA nella modellazione per trovare nuovi attrattori caotici imprevedibili. Vogliono anche mostrare questi gioielli nei musei della scienza e dell'arte in modo che le persone possano toccarli e magari comprarne uno per se stessi. Secondo Bilotta, questo non solo metterà in risalto il nostro lavoro, ma incoraggerà e informerà il pubblico sulle potenzialità di questo tema all'avanguardia.
Fonte: physics.aps.org/articles/v16/32
Günceleme: 06/03/2023 15:34