La Stampa 13.6.18
Mille verità invisibili si nascondono in ogni immagine
di Marco Pivato
Demenze e malattia di Alzheimer potrebbero essere diagnosticate con più facilità e precisione grazie alla matematica. Esiste una relazione tra la calligrafia di un individuo e la sua patologia. La diagnosi è racchiusa nelle immagini che «ritraggono» i nostri manoscritti, come testimoni del declino cognitivo. Scovare questa relazione è intuitivo per il clinico solo quando è evidente, mentre impercettibili deviazioni dalla scrittura «sana» compaiono precocemente e a portarle alla luce potrebbero essere software che interpretano i segni che lasciamo con la penna.
Si è parlato anche di questo, e di molto altro, al meeting mondiale della Società internazionale di matematica applicata industriale (Siam), organizzato per la prima volta in una città europea, a Bologna. Presenti oltre 800 scienziati, tra matematici, fisici, ingegneri e informatici, per fare il punto sulla ricerca che riguarda gli aspetti matematici e computazionali dell’elaborazione delle immagini. Queste, in realtà, contengono un universo di informazioni invisibili all’occhio umano, ma preziosissime. Basta pensare, per esempio, alle fotografie dei super-telescopi. Noi possiamo apprezzarne la bellezza e, in una certa misura, trarre qualche dettaglio geografico. Ma è l’elaborazione informatica che si avvale degli algoritmi matematici, in ultima analisi, a ricostruire dai colori delle stelle dati essenziali come la composizione chimico-fisica e anche la loro età.
Caratteristiche ripetitive
E poi ci sono le immagini «analogiche», come quelle tipiche della pittura: «Le minuscole e uniche caratteristiche ripetitive che compaiono in un dipinto costituiscono la “firma” del suo autore. Individuandole, sappiamo stabilire con una ragionevole certezza l’autenticità delle opere controverse». A spiegarlo è Fiorella Sgallari, docente di analisi numerica al Dipartimento di matematica dell’Università di Bologna e vice-chair internazionale per il Siam. Il suo collega dell’Università di Hong Kong, Raymond Chan, ospite alla conferenza, ha elaborato un metodo infallibile per riconoscere i falsi Van Gogh. E, intanto, in Italia si è riusciti a smascherare molte false incisioni e tecniche miste di autori blasonati, come Mario Schifano, Andy Warhol e Renato Guttuso, grazie a software che «fotografano» parti dell’opera di dubbia attribuzione e le confrontano poi con altre opere certamente originali dello stesso autore.
Le immagini, dunque, parlano a un livello molto profondo e l’informatica fornisce gli strumenti per ascoltare e amplificare gli elementi che i sensi dell’uomo non possono apprezzare. «Il nostro dipartimento - continua la professoressa - collabora con alcuni ingegneri elettronici per realizzare ecografi in grado di distinguere piccole masse tumorali in tempo reale, per esempio per guidare il chirurgo durante un’operazione, quando non è possibile interrompere e sottoporre il paziente a Tac e ad altri esami». Gli stessi algoritmi che acuiscono la vista di queste macchine serviranno a progettare altri ecografi, di dimensioni sempre più piccole, che possano essere trasportati in zone disagiate, come in alcune regioni dell’Africa, per realizzare diagnosi accurate, sostituendo le apparecchiature tradizionali.
Predire le fratture
Altri software, come «Frafem», sviluppato nell’ambito di un progetto europeo con gli Istituti Ortopedici Rizzoli di Bologna, saranno in grado di predire nei pazienti anziani il rischio di fratture del collo del femore, basandosi su misure densitometriche e su una serie di parametri geometrici desunti dall’analisi di immagini dell’osso.
Sempre nell’ambito biomedicale «ci sono modelli matematici che guidano il processo delle nuove stampanti 4D - spiega l’esperta - e controllano il comportamento dei materiali intelligenti che cambiano forma nel tempo. Un oggetto così stampato, ad esempio uno stent coronarico, sarà capace di modificarsi per adattarsi ai vasi sanguigni dopo l’intervento, nel corso della convalescenza». Oggi le applicazioni più promettenti della stampa 4D sono tante e coinvolgono anche l’industria aerospaziale, così da trasportare nello spazio strutture compresse (per esempio antenne o robot per l’esplorazione), e l’elettronica (per esempio circuiti iper-flessibili).
Dalla teoria alle applicazioni
Dietro tutto questo ci sono sofisticati concetti teorici, che sfuggono a chi non è un addetto ai lavori. Ma sono loro a rendere possibili molti aspetti applicativi della ricerca. Non si possono interpretare le forme dell’Universo, e le sue manifestazioni, «se - scriveva Galileo ne “Il Saggiatore” - prima non s’impara a intender la lingua e conoscer i caratteri nei quali [l’universo] è scritto».