Nella matematica il segreto della salute

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La scuola è ricominciata con il suo carico di aspettative, speranze, nuove scoperte e … qualche fatica. La matematica da sempre rappresenta l'incubo o quanto meno lo scoglio maggiore per migliaia di studenti, piccoli e grandi. Nonostante sia materia basilare per ogni tipo di studio, non solo scientifico, la máthema (questo l'etimo greco traducibile con “scienza”, “conoscenza” o “apprendimento”) viene spesso bollata come “fredda” e poco pratica: “A cosa mi serve sapere queste cose?”, pensano tanti ragazzi dinanzi a formule apparentemente senza significato.

In effetti, alcuni insegnanti lamentano l'esistenza, nel programma scolastico, di un gap tra “conoscenza matematica” – formule, calcoli etc. – e “competenza matematica”, vale a dire la capacità di interpretare e leggere il mondo con gli strumenti che questa scienza ci offre. In effetti, a saperla interpretare, la vita quotidiana è piena di leggi matematiche, più o meno complesse, e queste regole hanno infinite ricadute sulle scelte individuali e sociali. 

L'epidemia di colera in Yemen

Ne è un esempio quanto avvenuto in Yemen, Paese dell'estremo sud della Penisola Araba flagellato dalla guerra e da un'epidemia di colera tra le peggiori al mondo: oltre un milione di casi e più di 2000 vittime. Ebbene, questa grave malattia – un'infezione batterica dell'intestino tenue che causa una diarrea profusa – è stata limitata da…un algoritmo, ossia una sequenza ordinata di operazioni matematiche volte a risolvere un determinato problema. Il Department for International Development britannico ha creato un sistema in grado di “predire” il rischio di nuovi focolai in base delle precipitazioni piovose. L'acqua piovana, cadendo al suolo, viene contaminata dal batterio del colera (il vibrione). L'acqua sporca penetra poi nei pozzi utilizzati dalla popolazione per bere e lavarsi innescando nuovi contagi.

Il sistema sfrutta le previsioni sulle precipitazioni elaborate dal Met Office britannico rielaborandole con un algoritmo che tiene conto anche della densità della popolazione e dell'accesso all'acqua pulita. Tali calcoli permettono di prevedere con un mese di anticipo il luogo in cui potrebbe attivarsi un nuovo focolaio. Grazie a questo metodo, le agenzie internazionali hanno il tempo di distribuire i kit per igienizzare l'acqua e di avviare le campagne sui principali metodi di prevenzione, dal lavaggio delle mani alla scelta di pozzi sicuri per prendere l'acqua. Con un algoritmo, in definitiva, si è passati da cinquantamila casi di colera a settimana a soli 2500, vale a dire il 95% in meno.

Quello yemenita non è un caso isolato: la matematica ha infatti applicazioni in tutti gli aspetti della vita umana. Formule, equazioni, derivate, integrali, grafi etc. hanno lo scopo di spiegare la natura che ci circonda e le leggi – molte delle quali ancora sconosciute – che regolano il cosmo.

Nuvole e pioggia

Pochi sanno infatti che anche la meteorologia è governata da leggi matematiche. Una di queste è stata studiata da Alessio Fingalli, matematico 44enne italiano Medaglia Fields (il Nobel per la matematica) 2018. Un problema su cui ha lavorato è il trasporto ottimale, che consiste nello studio di come trasferire una “distribuzione” di massa (materiali, persone…) da un luogo a un altro nel minor tempo e/o al minor costo possibile. Un problema formalizzato per la prima volta dal matematico francese Gaspard Monge nel 1781, in un trattato in cui ci si domandava quale fosse il tragitto più conveniente per spostare della terra per costruire delle fortificazioni, supponendo che il “costo di trasporto” fosse sempre proporzionale alla distanza. In realtà, sono molti i fattori che rendono complesso questo problema, apparentemente solo di natura economica. Da un punto di vista matematico, è necessario scorpire infatti se un tale trasporto ottimale esista e, in tal caso, quale esso sia e se ce ne sono degli altri. Inoltre, la soluzione ha ricadute anche in meteorologia. “Per esempio – spiega lo stesso Fingalli – si è scoperto che il problema del trasporto ottimale influenza l’evoluzione delle nuvole: se una nuvola deve spostarsi, le particelle che compongono la nuvola seguiranno nel tempo un trasporto ottimale”. La legge che regola il movimento di materiali a terra è dunque la medesima che governa lo spostamento delle nubi. 

Prevenire gli infortuni nel calcio

La matematica ha applicazioni pratiche anche nello sport. E' appena stato creato un algoritmo che darà un grande aiuto alle società di calcio. Si chiama Injury Forecaster: consiglia l'allenamento migliore al fine di prevenire ed evitare gli infortuni. E' stato realizzato dall'Istituto di scienza e tecnologie dell'informazione del Consiglio nazionale delle ricerche (Isti-Cnr) in collaborazione con l'Università di Pisa insieme al Barcellona Football Club.

Monitorando gli allenamenti della squadra spagnola per un anno attraverso dispositivi Gps installati sulle pettorine dei calciatori, l'algoritmo ha imparato ad associare l'esercizio al rischio di incidente. In questo modo è diventato in grado di predire un infortunio imminente in un allenamento con una precisione superiore al 50%. Un bel passo avanti per salvaguardare la salute dei calciatori (e l'umore dei tifosi) se si pensa che le tecniche esistenti raggiungono appena il 5%. In conclusione, la matematica ha continue ricadute pratiche nella vita quotidiana delle persone, anche se non in modo evidente. Non è dunque quella materia “astratta” che tanti studenti digeriscono così male. Bisognerebbe solo imparare a guardare con più attenzione il mondo che ci circonda. 

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