MINISTERO DELL'ISTRUZIONE, DELL'UNIVERSITÀ E DELLA RICERCA
Dipartimento per la Programmazione il Coordinamento e gli Affari Economici
Servizio per lo sviluppo e il Potenziamento delle Attività di ricerca (SSPAR)


PROGETTI AUTONOMAMENTE PRESENTATI PER LO SVOLGIMENTO
DI ATTIVITÀ DI RICERCA DI BASE DI ALTO CONTENUTO SCIENTIFICO E TECNOLOGICO,
ANCHE A VALENZA INTERNAZIONALE

(DM n. 199 ric. del 8 marzo 2001, "Criteri e modalità procedurali per l'assegnazione delle risorse finanziarie del FIRB")
RICHIESTA DI ASSEGNAZIONE DI RISORSE FINANZIARIE - PROGETTO DI RICERCA
Anno 2001 - Protocollo: RBAU013LSE



Parte I "Il Progetto"

1.1 Progetto di Ricerca di tipo

Progetto libero  
Più enti proponenti  
Più unità di ricerca  


Area Scientifico Disciplinare Percentuale di afferenza (%)
1. Scienze fisiche   100  
     100 


Programma strategico di riferimento



1.2 Titolo del Progetto di Ricerca


Testo italiano

Meccanica Statistica, Disordine e Complessita'


Testo inglese
Statistical Mechanics, Disorder and Complexity


1.3 Abstract del Progetto di Ricerca


Testo italiano

Cercheremo in queste righe di sintetizzare al meglio da un lato la
valenza scientifica del nostro progetto, e dall'altro gli elementi che
ci sembra lo rendano coerente con gli scopi ed i requisiti dei
finanziamenti FIRB.

Il nostro progetto prevede uno studio coordinato, di vari gruppi di
ricercatori localizzati in due sedi, Roma e Trieste, di problemi in
Meccanica Statistica, Fisica della Complessita' e dei Sistemi
Disordinati ed in Turbolenza, mediante metodi di Fisica Teorica,
analitici e numerici. I nostri gruppi sono certamente leader, a
livello mondiale, in questi campi, ed i fondi qui richiesti in forma
di cofinanziamento potranno prevedibilemente permettere un ulteriore
salto di qualita' ed una notevole crescita del nostro impatto. E'
forse utile dare un esempio semplice: quest'anno siamo riusciti a far
rientrare dall'estero, mediante contratti ad hoc, tre giovani
eccellenti ricercatori, che rischiavano di scegliere di abbandonare il
nostro paese. I fondi che chiediamo qui potrebbero consentirci di
portare a termine, fra le altre cose, la stessa operazione in altri
casi di comparabile eccellenza.

Il nostro punto di partenza e' il paradigma dei sistemi disordinati
e la complessita' collegata al chaos ed ai fenomeni turbolenti. Il
nostro programma di ricerca si svolge quindi su due strade vicine e
spesso connesse: da un lato studiamo veri sistemi fisici, materiali
come i vetri di spin o, ancor meglio, i vetri strutturali e gli stati
amorfi, i fluidi in situazione caotica, il chaos in sistemi geofisici,
e dall'altro applichiamo la stessa metodologia a sistemi con
interazione complessa che possono essere descritti in modo
quantitativo usando le idee nate con la fisica dei sistemi
disordinati. Per quel che riguarda questa seconda seria di sviluppi e'
immediato pensare ad esempio a modelli di mercati finanziari con
agenti interagenti, o, in un campo del tutto diverso, alla struttura
di DNA, RNA e proteine, o al tentativo di decifrare i dettagli
dell'informazione contenuta nel genoma umano, o a problemi
combinatori, di logica, di ottimizzazione o di codici di trasmissione
e di criptaggio. E' notevole il fatto che le teorie sviluppate per
sistemi del tutto tangibili come i vetri di spin portino ad una
comprensione quantitativa di una tale serie di fenomeni di
interazione, in cui il disordine dei numerosi agenti, e/o la
complessita' delle loro interazioni e' alla base dei comportamenti che
e' interessante comprendere, classificare e prevedere.

I nostri gruppi hanno dato, negli ultimi venti anni, i contributi
forse principali alla comprensione della teoria di sistemi disordinati
frustrati che vanno dalla soluzione con "rottura della simmetria delle
repliche", alla comprensione della struttura ultrametrica degli stati,
alla chiarificazione quantitativa del paesaggio dello spazio delle
fasi, nel caso della teoria di campo medio. Siamo stati inoltre fra i
primi a ottenere predizioni quantitative per le proprieta' dinamiche
ed applicare queste metodologie allo studio della complessita'
algoritmica. Il passo che stiamo cercando di compiere ora e' forse il
piu' difficile, ed ha una doppia natura. Da un lato ci interessa una
comprensione definitiva del comportamento di sistemi
finito-dimensionali (non di campo medio), dall'altra ci interessa
comprendere quantitativamente cosa succede nei sistemi amorfi, dove in
assenza di disordine congelato nell'hamiltoniana il disordine si
autogenera dinamicamente a causa della complessita' intrinseca
dell'hamiltoniana.

Troviamo anche che altre tecnologie siano estremamente promettenti,
e stiano conducendo a grandi passi in avanti. I calcoli esatti di
stati fondamentali di sistemi di spin con frustrazione random danno
una risposta non ambigua sul conto del comportamento dei sistemi a
temperature molto basse: queste tecniche stabiliscono interessanti
legami con tecniche di ottimizzazione, con algoritmi esatti in alcuni
casi ed algoritmi genetici ed empirici in altri, ma aprono comunque
una nuova strada di collegamenti e di sviluppo (anche qui i nostri
gruppi sono in contatto e collaborano con i migliori esperti italiani
ed europei di queste questioni). Problemi biologici come la struttura
secondaria dell'RNA possono essere ricondotti a queste tecnologie.

L'apertura di tematiche come lo studio di problemi combinatori ha
anche un grande interesse. Temi fondamentali in informatica
rappresentano una sfida per la Meccanica Statistica: negli ultimi due
o tre anni i nostri gruppi sono stati fra gli attori principali in
questo campo, utilizzando tecniche sofisticate di fisica teorica per
analizzare problemi definiti ad esempio su grafi diluiti, e problemi
ottimizzatori "duri" (come ad esempio K-SAT o il coloramento di
grafi).

Citiamo in ultimo i nostri studi di fenomeni caotici e turbolenti,
dove la descrizione statistica della turbolenza sviluppata e' uno dei
grandi problemi aperti in fisica teorica. Siamo interessati a queste
tematiche per il loro doppio carattere: da un lato cruciali questioni
fondamentali che hanno profonde ricadute concettuali (come per esempio
la multifrattalita', da noi introdotta circa 15 anni fa), dall'altro
problematiche con importantissime applicazioni pratiche (ad esempio in
geofisica, ingegneria e biologia). Il nostro obiettivo e' procedere
su entrambi i fronti, facendo si' che la nostra scuola chiarisca
questioni di carattere fondamentale e sviluppi le idee che consentano
i fondamentali passi applicativi: si tratta di un obiettivo ambizioso,
che pero' pensiamo sia alla nostra portata.

I nostri gruppi sono collegati e spesso alla testa di tutte le reti
di ricerca internazionali organizzate nel settore. Questo riguarda sia
i "network CEE" che progetti gestiti da organizzazioni come la
"European Science Foundation" (ESF), che reti italiane collegate ad
esempio all'Istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM). L'INFM
ha di recente fondato a Roma un Centro di Eccellenza per la "Meccanica
Statistica e Conplessita'" (SMC), diretto da Giorgio Parisi.

Attraverso queste reti i nostri gruppi sono collegati a tutti gli
studiosi di fama internazionali piu' prestigiosi di questi settori: il
progetto che presentiamo qui vuol favorire queste interazioni,
cruciali anche per lo sviluppo dei giovani ricercatori, mediante
inviti e visite in laboratori di prestigio. Pensiamo che i nostri
gruppi abbiamo gia' mostrato la loro capacita' a riuscire in questo
campo: un buon esempio e' il colloquio di meccanica stastica
organizzato a Roma, si veda

http://chimera.roma1.infn.it/cms.html,

o le numerosissime attivita' collegate alla fisica che discutiamo qui
organizzate dai nostri gruppi all'ICTP a Trieste.

Ci sembra che le nostre ricerche consentano potenzialmente passi in
avanti di alta rilevanza scientifica. E' chiaro che la comprensione da
principi prima delle strutture amorfe, lo sviluppo di una teoria dei
fenomeni vetrosi che parta da principi primi, la comprensione del vero
comportamento della fase di vetro di spin in sistemi realistici, la
predizione dei fenomeni cruciali nel comportamento di sistemi
complessi economici o biologici, la chiarificazione di problemi di
predicibilita' e del comportamento di strutture turbolente e', in
linea di principio, un obiettivo primario per dei ricercatori in
fisica teorica. E' evidente che ottenere nuovi risultati in questo
campo costituira' un evento di grande impatto, ricaduta, prospettiva.



Testo inglese

Here we will try to summarize at our best on one side the
scientific valence of our project, and on the other the elements that
we believe make it coherent with the scope and the basis of this FIRB
funding action.

Our project is based on a research over connected subjects, with
different groups of researchers localized in two places, Roma and
Trieste: emphasis is over problems in Statistical Mechanics, Physics
of Complexity and of Disordered Systems and Turbulence. We will use
methods of Theoretical Physics, both analytic and numeric. Our groups
are surely leader, at world level, in these fields, and the funding
the are requesting here will allow us a further increase in quality
and a growth of our potential impact. Maybe it is useful to start with
a simple example. This year we have succeeded in getting back to Italy
from abroad, by using dedicated funding,
three young, excellent researchers, that could have decided to abandon
our country. The funding we are requesting here could allow us to do,
among other actions, the same kind of hiring in other cases of
comparable excellence.

Our starting point is the paradigm of disordered systems and
complexity, connected to chaos and to turbulent phenomena. Our
research program is running on two roads, that are close and
frequently interconnected: on one side we study real physical systems,
materials like spin glass or, even better, structural glasses and the
amorphous state, fluids in a chaotic state, chaos in geophysical
systems. On the other side we apply the same techniques to study
system with complex interactions, that can be described by using ideas
that come from the physics of disordered systems. AS far as this
second series of developments is concerned it is natural to think for
example to models of financial markets with interacting agents, or, in
a completely different field, to the structure of DNA, RNA and
proteins, or to the efforts toward decoding the details of the information
contained in the human genome, or to problems of combinatorics,
logics, optimization, or to transmission codes of cripting schemes. It
is remarkable that theories developed for very material systems like
spin glasses lead to a quantitative understanding of such a series of
interacting phenomena, where the disorder of the many agents, and/or
the complexity of their interactions is the basis of the behaviors that
is possible to understand, to classify, to forecast.

Our groups have given, in the last twenty years, maybe the most
important contributions to the understanding of the theory of
disordered frustrated systems. These contributions go from the
solution with "replica symmetry breaking" to the understanding of the
ultra-metric structure of the states, to the quantitative understanding
of the phase space landscape, for mean field theories.
We have been among the first to obtain quantitative predictions for
the dynamical properties, and to apply these methods to the study of
algorithmic complexity. The step we want to do now is maybe the most
difficult, and it has two sides. On one side we need a final, full
understanding of the behavior of finite dimensional systems (non mean
field), on the other side we are interested in a quantitative
understanding of what happens in amorphous systems, where in absence
of quenched disorder in the Hamiltonian the disorder is generated
dynamically because of the intrinsic complexity of the Hamiltonian
itself.

We also believe that different technologies are very promising, and
are leading to large steps forward. Exact computations of ground
states of spin systems with random frustration give a non ambiguous
answer about the behavior of the system at very low T values. These
techniques establish interesting links to optimization techniques
(sometimes based on exact algorithms and sometimes on genetic and
empirical, but successful, schemes), and open a new path to
interesting developments (also in this case our groups are already
connected and work with the best Italian and European experts of these
issues). Biological problems like the secondary structure of RNA can
be related to these technologies.

Also subjects like the study of combinatorial problems have a large
interest. Crucial subjects in informatics are a big challenge for
Statistical Mechanics. In the last two or three years our groups have
been among the principal players in this field, using advanced
techniques of theoretical physics to analyze for examples problems
defined on diluted graphs, and "hard" optimization problems (as for
example K-SAT or the graph coloring problem).

We quote at last our studies about chaotic and turbulent phenomena,
where the statistical description of developed turbulence is one of
the large problems open in theoretical physics. We are interested to
these issues for two reasons: on one side crucial fundamental
questions that have deep conceptual implications (like for example
multifractality, that our groups have introduced 15 years ago), on the
other side issues with very important practical applications (for
example in geophysics, engineering and biology). Our goal is to
advance on both issues, making our groups clarifying questions of
fundamental character and developing ideas that will allow the crucial
applied steps: this is an ambitious goal, that we believe we can try
to tackle.

Our groups are related, and are frequently leading, all the
international research networks organized in the field. This concerns
the "EEC networks", the projects ran by organizations like the
"European Science Foundation" (ESF), the Italian networks connected
for example to the "Istituto Nazionale di Fisica della Materia"
(INFM). INFM has recently founded in Rome a Center for Excellence for
"Statistical Mechanics and Complexity" (SMC), directed by Giorgio Parisi.

Through these networks our groups are linked to all the most
relevant scientists in these sectors: the project we are proposing
here wants to favor these interactions, crucial also as far as
developing young researchers is concerned, through visit in important
laboratories and inviting interesting people to visit. We believe that
our groups have already shown the ability to succeed in this field: a
good example is the Colloquium of Statistical Mechanics organized in
Roma, see

http://chimera.roma1.infn.it/cms.html,

or the large number of activities related to the issues we are
discussing here organized from our groups at ICTP at Trieste.

We believe that our research potentially promises steps forward of
high scientific relevance. It is clear that the understanding from
first principles of amorphous structures, the development of a theory
of glassy phenomena that starts from first principles, the
characterization of the real behavior of the spin glass phase in
realistic systems, the prediction of crucial phenomena in the behavior
of complex systems, in economics or in biology, the clarification of
problems of predictability and of the behavior of turbulent structures
is, on general grounds, a primary objective for researchers in
theoretical physics. It is clear that finding new results in this
field will be an event of large impact and perspective.



1.4 Informazioni generali

1.4.1 Durata del Progetto di Ricerca 24 mesi  
1.4.2 Mesi uomo complessivi dedicati al Progetto di Ricerca 262 
1.4.3 Costo totale del Progetto (MLit) 1.781 
(919.81 KEuro)
 
1.4.4 Finanziamento richiesto (MLit) 900 
(464.81 KEuro)
 
1.4.5 Numero di contratti triennali per giovani ricercatori 0 
          Costo totale (MLit) 0 
(0.00 KEuro)
 
1.4.6 Numero di contratti triennali per ricercatori di chiara fama 0 
          Costo totale (MLit) 0 
(0.00 KEuro)
 


1.5 Soggetto Istituzionale destinatario della concessione




1.5.a Legale rappresentante



1.6 Parole chiave


Testo italiano

1. Disordine 
2. Complessita' 
3. Vetri di Spin 
4. Turbolenza 
5. Dinamica Lenta 
6. Stato Amorfo 


Testo inglese
1. Disorder 
2. Complexity 
3. Spin Glasses 
4. Turbolence 
5. Slow Dynamics 
6. Amorphous State 


1.7 Responsabile Scientifico del Progetto di Ricerca (Principal Investigator)

PARISI  GIORGIO  PRSGRG48M04H501M 
(cognome)   (nome)   (CF)  
Professore Ordinario  FIS/02  04/08/1948 
(qualifica)   (settore)   (data di nascita)  
Universita' degli Studi di ROMA "La Sapienza"  Dip. FISICA   
(Istituzione di appartenenza)
(art.5, c.1, DM citato)
 
(Dipartimento/Istituto/Divisione/Settore)   (posizione)  
06/49913481  06/4463158  Giorgio.Parisi@roma1.infn.it 
(prefisso e telefono)   (numero fax)   (indirizzo posta elettronica)  


Referenze

Cognome Nome Email Istituzione
1. Brezin  Edouard  Edouard.Brezin@ens.fr  Ecole Normale Superieure, Parigi, Francia 
2. Coniglio  Antonio  Antonio.Coniglio@na.infn.it  Universita' di Napoli 
3. Sherrington  David  d.sherrington1@physics.oxford.ac.uk  Oxford University, Oxford, UK 


1.8 Curriculum scientifico


Testo italiano

Giorgio Parisi e` nato a Roma il 4 agosto 1948, ed ha compiuto gli studi universitari a Roma, laureandosi in fisica nel 1970.

E' membro dei comitati di redazione di numerose riviste, dei consigli scientifici dell'IHES, dell'Ecole Normale Superieure, della Scuola Normale di Pisa, della SISSA, dell'Human Frontiers Science Program Organization, dei comitati consultivi del CUN, della scuola di fisica di Les Houches e dell'INFM.

Attualmente (dal 1992) e' professore di Teorie quantistiche presso l'Università di Roma I, La Sapienza. Dal 1987 e' socio corrispondente e dal 1993 socio nazionale dell'Accademia dei Lincei; dal 1992 e' socio straniero della Accademia Francese. Nel 1992 ha ricevuto la medaglia Boltzmann per i suoi contributi alla teoria dei sistemi disordinati. Nel 1999 ha ricevuto la medaglia Dirac per la fisica teorica.



Testo inglese

He graduated from Rome University in 1970.

He is professor of Quantum Theories at the University of Rome I, La Sapienza. He received the Feltrinelli prize for physics from the Accademia dei Lincei in 1986, the Boltzmann medal in 1992, the Italgas prize in 1993, the Dirac medal and prize in 1999. In 1987 he became correspondent fellow of the Accademia dei Lincei and fellow in 1992; he is also fellow of the French Academy from 1993.

He gave in 1986 the Loeb Lectures at Harvard University, in 1987 the Fermi lectures at the Scuola Normale (Pisa) in 1993 the Celsius lectures at Upsala University.

He is (or he has been) member of the editorial board of many physics journals and of the scientific committees of the IHES,of the Ecole Normale Superieure (Physique), of the Scuola Normale (Pisa), of the Human Frontiers Science Program rganization, of the scientific committee of the INFM and of the French National Research Panel and head of the Italian delegation at the IUPAP.



1.9 Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile Scientifico (Principal Investigator) del Progetto di Ricerca

Pubblicazione
1. E.MARINARI; PARISI G.; J.J. RUIZ LORENZO; FRANCESCO ZULIANI; F. RICCI-TERSENGHI (2000). "Replica Symmetry Breaking in Short-Range Spin Glasses: Theoretical Fondations and Numerical Evidence JOURNAL OF STATISTICAL PHYSICS. (vol. 98 pp. 973)  
2. COLUZZI B.; PARISI G.; VERROCCHIO P. (2000). Thermodynamical liquid-glass transition in a Lennard-Jones binary mixture PHYSICAL REVIEW LETTERS. (vol. 84 pp. 306)  
3. DI LEONARDO R.; ANGELANI L.; PARISI G.; RUOCCO G. (2000). Off-Equilibrium Temperature in Monatomic Lennard-Jones Glass PHYSICAL REVIEW LETTERS. (vol. 84 pp. 6054)  
4. MARINARI E.; PARISI G. (2000). On the Effects of Changin the Boundary Conditions on the Ground State of Ising Spin Glasses PHYSICAL REVIEW B. (vol. 62 pp. 11677)  
5. A. CAVAGNA; I.GIARDINA; PARISI G. (1999). Analytic computation of the instantaneous normal modes spectrum in low-density liquids PHYSICAL REVIEW LETTERS. (vol. 83 pp. 108)  


1.9.a Titoli scientifici più significativi del Responsabile Scientifico (Principal Investigator) del Progetto di Ricerca


Testo italiano

Giorgio Parisi ha scritto circa 350 pubblicazioni scientifiche su riviste
internazionali e circa 50 contributi a congressi e scuole.

Giorgio Parisi ha anche scritto tre libri: Statistical Field Theory
(Addison Wesley 1988), Spin glass theory and beyond (Word Scientific
1988), in collaborazione con M. Mezard e M.A. Virasoro, e Field Theory,
Disorder and Simulations (Word Scientific, 1992).

Particelle elementari

Uno dei suoi risultati principali e' stata l'analisi delle violazioni
dello scaling nel deep inelastic scattering, basate su equazioni che
controllano l'evoluzione delle densita' partoniche come funzioni del
momento, le cosiddette equazioni di Altarelli-Parisi (il lavoro originale
e' stato citato almeno 2633 volte). E' stato il primo a presentare un
modello per il confinamento dei quarks basato sull'analogia del
confinamento dei monopoli magnetici in un superconduttore causato dalla
formazione di un tubo di flusso, modello che e' spesso usato come
semplice spiegazione del confinamento dei quark.

Ha inoltre iniziato il calcolo dello spettro di massa adronico usando
l'approssimazione quenched, dove i diagrammi di polarizzazione del vuoto
sono trascurati. Ha inoltre introdotto il primo algoritmo efficiente per
trattare i loop fermionici (la tecnica degli pseudofermioni).

Transizioni di fase e meccanica statistica

* Un nuovo metodo per il calcolo degli esponenti critici usando il
gruppo di rinormalizzazione senza ricorrere all'espanzione in
epsilon.
* Il calcolo esatto degli esponenti critici dei branched polymers
usando le proprieta' di supersimmetria precedentemente ottenute per
le equazioni differenziali stocastiche.
* L'introduzione dei multifrattali e la prima applicazione alla
turbolenza e agli attrattori strani. I multifrattali hanno
successivamente trovato un vasto campo di applicazione in molti campi
della fisica.

Fisica Matematica

* Il calcolo del comportamento asintotico dello sviluppo perturbativo
in una teoria con fermioni.
* Il calcolo delle correzioni al metodo WKB dovute ai punti di
inversione nel piano complesso.
* Lo studio di teorie O(N) invarianti nel limite in cui N tende ad
infinito. Questi risultati sono rilevanti per il calcolo del numero
di grafici chiusi di un certo tipo su una superficie di genus K
(diagrammi planari generalizzati).

Sistemi disordinati

Nel 1979 Giorgio Parisi ha trovato la soluzione esatta del modello di
vetri di spin con range infinito usando un nuovo parametro d'ordine, che
parametrizza la rottura spontanea della simmetria delle repliche. In
lavori successivi il significato profondo della soluzione e' stato
identificato introducendo l'ultrametricita' nella fisica. Questi
risultati sono estremamente interessanti e hanno conseguenze in campi
differenti che vanno dalla biologia all'ottimizzazione combinatoria.

Una serie di simulazioni su grande scala di vetri di spin tridimensionali
ha verificato numericamente la validita' della teoria delle repliche. Le
previsioni teoriche sono in ottimo accordo con le simulazioni numeriche.

Il quadro teorico e' stato esteso a modelli senza disordine quenched,
dapprima nell'approssimazione di campo medio e successivamente per vetri
strutturali. Sono stati fatti fatti per la prima volta calcoli analitici
della temperatura di transizione e delle proprieta` termodinamiche nella
fase vetrosa.

La rottura delle simmetrie delle repliche implica la validita' di un
teorema di fluttuazione e dissipazione generalizzato nella dinamica fuori
dall'equilibrio. Le simulazioni numeriche sono in perfetto accordo con le
previsioni teoriche. Anche i primi risultati sperimentali sono in buon
accordo con la teoria.

Biofisica

* Reti neuronali: sono state identificate le conseguenze
dell'asimmetria delle sinapsi sulla memoria ed e' stato proposto un
modello con cancellazione aleatoria e asimmetrica delle sinapsi.
* Immunologia teorica: la teoria sviluppata nello studio dei vetri di
spin e' stata applicata alla teoria del reticolo idiotipico tra gli
anticorpi; l'interazione tra i linfociti B e T e' stata studiata ed
e' stata predetta l'esistenza di nuovo ricettore sulla superficie dei
linfociti T, che e' stato successivamente trovato.
* Le proprieta' statistiche di un modello per il folding dell'RNA sono
state studiate attentamente.

Fisica statistica fuori dall'equilibrio.

Il contributo principale e' stato lo studio di un modello di crescita per
l'aggregazione casuale su una superficie. Per descriverlo e' stata
proposta un'equazione differenziale stocastica (la cosiddetta equazione
di Kardar-Parisi-Zhang).

Motivazioni della medaglia Dirac (ICTP, Trieste 1999)

Giorgio Parisi is distinguished for his original and deep contributions
to many areas of physics ranging from the study of scaling violations in
deep inelastic processes (Altarelli-Parisi equations), the proposal of
the superconductor's flux confinement model as a mechanism for quark
confinement, the use of supersymmetry in statistical classical systems,
the introduction of multifractals in turbulence, the stochastic
differential equation for growth models for random aggregation (the
Kardar-Parisi-Zhang model) and his groundbreaking analysis of the replica
method that has permitted an important breakthrough in our understanding
of glassy systems and has proved to be instrumental in the whole subject
of Disordered Systems.

Motivazioni della Medaglia Boltzmann (Iupap, Berlin 1992)

Giorgio Parisi, Professor at the University of Rome, is a theoretical
physicist of exceptional depth and scope. He has contributed at the
highest level to particle physics, computer science, fluid mechanics,
theoretical immunology, etc. etc. Today we honor him for his outstanding
contributions to statistical physics, and particularly to the theories of
phase transitions and of disordered systems. Among these many
contributions, I would specifically mention Parisi's early work in which
he showed how conformal invariance can be used in a quantitative way to
calculate critical exponents. He was also the first to really understand
that one can derive critical exponents through expansions of the beta
function at fixed dimensions, avoiding the convergence problems of the
epsilon-expansion. The opened the way to the current best theoretical
estimates of exponents. Another important achievement concerns the
mapping of the branched polymer problem in d-dimensions onto that of the
Lee-Yang edge singularity on d-2 dimensions. Most recently, Parisi's work
on interfaces in disordered media and on the dynamics of growing
interfaces has had a large impact on these fields.

However, Parisi's deepest contribution concerns the solution of the
Sherrington-Kirkpatrick mean field model for spin glasses. After the
crisis caused by the unacceptable properties of the simple solutions,
which used the "replication trick," Parisi proposed his replica symmetry
breaking solution, which seems to be exact, although much more complex
than anticipated. Later, Parisi and co-workers Mezard and Virasoro
clarified greatly the physical meaning of the mysterious mathematics
involved in this scheme, in terms of the probability distribution of
overlaps and the ultrametric structure of the configuration space. This
achievement forms one of the most important breakthroughs in the history
of disordered systems. This discovery opened the doors to vast areas of
application. e.g., in optimization problems and in neural network
theories.

The Boltzmann Medal for 1992 is hereby awarded to Giorgio Parisi for his
fundamental contributions to statistical physics, and particularly for
his solution of the mean field theory of spin glasses.


Testo inglese

Giorgio Parisi has written about 350 scientific publications
on reviews and about 50 contributions to congresses or schools.

Giorgio Parisi has also written three books: Statistical Field
Theory
, (Addison Wesley 1988), Spin glass theory and beyond
(Word Scientific 1988), in collaboration with M. Mezard and M.A.
Virasoro and Field Theory, Disorder and Simulations (Word
Scientific, 1992).


Elementary particles


One of his main achievements has been the analysis
of scaling violations in deep inelastic scattering based on integral differential
equations controlling the evolution of the partonic densities as function
of the momentum, the so called Altarelli-Parisi equation, (the original
paper have been quoted at least 2633 times). He has been the first to
present a model for quark confinement based with the analogy of confinement
of magnetic monopoles in a superconductor due to the formation of flux
tube. This last model is often used as a simple explanation of quark confinement.

He has started the numrical computation of the hadronic mass spectrum
using the quenched approximation
where vacuum polarization diagrams are neglected. He has also introduced
the first efficient algorithm for dealing with the computation of Fermion
loops (the pseudofermions technique).


Phase transitions and statistical mechanics




  • A new method for computing critical indices using the renormalization group
    theory without using the epsilon expansion .


  • The exact computation of critical exponents for branched polymers using
    the previously derived supersymmetry properties of stochastic differential
    equations.


  • The introduction of the concept of multifractals in general and the first
    applications to turbulence and to strange attractors. Multifractals
    have later found a wide range of applications in many fields of physics.



Mathematical physics




  • The computation of the asymptotic behavior of the perturbative expansion
    in a theory with Fermions.


  • The evaluation of corrections to WKB methods due to turning points in the
    complex.


  • The study of O(N) invariant theories in the limit where N goes to infinity.
    These results are relevant for computing the number of closed graph of
    a given kind on a surface of genus k (i.e. generalized planar diagrams).



Disordered systems


In 1979 Giorgio Parisi has found the exact solution of the infinite range
spin glass model using a new order parameter, which parametrizes the
spontaneous breaking of replica symmetry in these models. In a later work
the deep meaning of the solution has been found and this has lead to the
introduction of ultrametricity in physics.
These results are extremely interesting and have consequences in different
fields ranging from biology to
combinatorial optimization.

A sequence of very large scale simulations of three dimensional spin
glasses has been done in order to verify numerically the validity of replica
theory . The theoretical results are indeed in very good agreement with
the numerical simulations.

The theoretical framework has been extended to models without quenched
disorder, firstly in the mean field approximation, and later in models
for structural glasses (binary mixtures). In this way analytic microscopic
computations of the transition temperature and of the thermodynamic quantities
in the glassy phase have been done for the first time.

The breaking of replica symmetry has a direct experimental
counterpart in the validity of generalized fluctuation dissipation relations
in off-equilibrium dynamics. Numerical simulation are in wonderful agreement
with the theoretical predictions both for spin glasses and for fragile
glasses. The first preliminary
results are in very good agreement with the theory.


Biophysics




  • Neural networks: In some interesting consequences of the asymmetry
    of synapses on memory functions were pointed out and a model was proposed
    with random asymmetric deletion of synapses that later has been widely
    studied.


  • Theoretical immunology: The theory developed in the study of spin glasses
    was applied to the idiotypic network theory for antibodies; the interaction
    among B and T lymphocytes was studied in leading to the prediction of existence
    of surface receptors on the T lymphocytes which were later experimentally
    found.

  • The statistical properties of a model for RNA foldings have been
    carefully studied.



Non Equilibrium statistical physics


The first contribution in this fields was the study of the growth model
for random aggregation on a surface . A stochastic differential equation
was proposed (the so called Kardar-Parisi-Zhang equation).




Motivation of the Dirac Medal and Prize (ICTP, Trieste
1999)



Giorgio Parisi is distinguished for his original and deep contributions
to many areas of physics ranging from the study of scaling violations in
deep inelastic processes (Altarelli-Parisi equations), the proposal of
the superconductor's flux confinement model as a mechanism for quark confinement,
the use of supersymmetry in statistical classical systems, the introduction
of multifractals in turbulence, the stochastic differential equation for
growth models for random aggregation (the Kardar-Parisi-Zhang model) and
his groundbreaking analysis of the replica method that has permitted an
important breakthrough in our understanding of glassy systems and has proved
to be instrumental in the whole subject of Disordered Systems.






Motivation of Boltzmann Medal
(Iupap, Berlin 1992)





Giorgio Parisi, Professor at the University of Rome, is a theoretical
physicist of exceptional depth and scope. He has contributed at the highest
level to particle physics, computer science, fluid mechanics, theoretical
immunology, etc. etc. Today we honor him for his outstanding contributions
to statistical physics, and particularly to the theories of phase transitions
and of disordered systems. Among these many contributions, I would specifically
mention Parisi's early work in which he showed how conformal invariance
can be used in a quantitative way to calculate critical exponents. He was
also the first to really understand that one can derive critical exponents
through expansions of the beta function at fixed dimensions, avoiding the
convergence problems of the epsilon-expansion. The opened the way to the
current best theoretical estimates of exponents. Another important achievement
concerns the mapping of the branched polymer problem in d-dimensions onto
that of the Lee-Yang edge singularity on d-2 dimensions. Most recently,
Parisi's work on interfaces in disordered media and on the dynamics of
growing interfaces has had a large impact on these fields.

However, Parisi's deepest contribution concerns the solution of the
Sherrington-Kirkpatrick mean field model for spin glasses. After the crisis
caused by the unacceptable properties of the simple solutions, which used
the "replication trick," Parisi proposed his replica symmetry breaking
solution, which seems to be exact, although much more complex than anticipated.
Later, Parisi and co-workers Mezard and Virasoro clarified greatly the
physical meaning of the mysterious mathematics involved in this scheme,
in terms of the probability distribution of overlaps and the ultrametric
structure of the configuration space. This achievement forms one of the
most important breakthroughs in the history of disordered systems. This
discovery opened the doors to vast areas of application. e.g., in optimization
problems and in neural network theories.

The Boltzmann Medal for 1992 is hereby awarded to Giorgio Parisi for
his fundamental contributions to statistical physics, and particularly
for his solution of the mean field theory of spin glasses.



1.10 Elenco delle Unità di Ricerca (UR)

Responsabile scientifico Qualifica Posizione Settore sc. disc. di riferimento Istituzione Dip/Ist/Div/Sez Mesi/uomo
1. PARISI GIORGIO   Professore Ordinario     FIS/02   Universita' degli Studi di ROMA "La Sapienza"   Dip. FISICA   196  
2. FRANZ SILVIO   Primo Ricercatore   Assistent Research Scientist   FIS/02   THE ABDUS SALAM ICTP   Condensed Matter Section   66  
                    262 


Parte II "Le Unità di Ricerca"

Unità di Ricerca n. 1


2.1.1 Descrizione della struttura e dei compiti dell'Unità di Ricerca


Testo italiano

L'Unita' di Ricerca di Roma sviluppera' le sue ricerche relative
al ruolo del disordine e della complessita' nello studio di sistemi in
interazione. La comprensione teorica dei meccanismi che legano
fenomeni dovuti alla presenza di disordine congelato a fenomeni molto
simili dovuti alla complessita' dell'Hamiltoniana e' uno dei punti
chiave del nostro studio. Fenomeni come la multifrattalita', problemi
di predicibilita', comportamenti complessi di sistemi di automi
reticolari appaiono naturalmente in questa cornice.

I Sistemi Complessi e lo Stato Vetroso



Una migliore comprensione della fisica dello stato amorfo e' uno
dei nostri obiettivi fondamentali. Noi pensiamo che tecniche
analitiche che utilizzino insieme idee provenienti dalla teoria di
campo medio con Rottura della Simmetria delle Repliche (RSR),
dall'approccio basato sulle Strutture Inerenti, insieme a simulazioni
numeriche su grande scala, aiuteranno ad ottenere notevoli progressi.

Nello studiare la termodinamica di equilibrio dei vetri ci si
concentra su calcoli da principi primi in semplici vetri fragili. Una
formulazione basata sulle repliche puo' tradurre questo problema in
quello di un gas di molecole interagenti: i risultati, particolarmente
quelli che riguardano la temperatura di Kauzmann e l'entropia
configurazionale, possono essere paragonati con successo ai risultati
di recenti simulazioni numeriche.

Approcci Analitici e Numerici a Fenomeni Dinamici Lenti e Complessi



Sviluppi recenti basati sull'uso del metodo delle repliche
permettono anche una definizione ed una valutazione dell'entropia
configurazionale (o complessita'). E' possibile derivare relazioni di
fluttuazione e dissipazione generalizzate che possono essere testate
direttamente in esperimenti con tecnologia gia' pronta (sono in corso
sforzi in questa direzione).

Nel contesto dell'approccio dei "Modi Normali Istantanei" lo
spettro dell'Hessiano dell'Hamiltoniana e' una quantita' chiave per
descrivere il comportamento liquido. Stiamo sviluppando un nuovo
approccio per il calcolo analatico dello spettro dell'Hessiano.

Proprieta' di Equilibrio dei Vetri di Spin Finito Dimensionali: Oltre la Teoria di Campo Medio



Stabilire la corretta descrizione teorica di sistemi
finito-dimensionale con disordine congelato e frustrazione e' un
obiettivo importante e difficile: stiamo dedicando molti sforzi per
provare a raggiungerlo.

Stiamo di nuovo usando metodi di equilibrio ed approcci dinamici:
per investigare il comportamento dinamico abbiamo studiato le funzioni
di correlazione overlap-overlap fuori equilibrio sotto la temperatura
critica nel vetro di spin tridimensionale con accoppiamenti
gaussiani. Siamo cosi' stati in grado di determinare un comportamento
a potenza per la lunghezza di correlazione dinamica.

Come ultimo esempio di sviluppi importanti che sono basati sia su
una nuova comprensione analitica che su simulazioni numeriche su
grande scala citiamo il problema del chaos in temperatura nei sistemi
disordinati: questo problema ha notevoli implicazioni, sia teoriche
che sperimentali.

Le Proprieta' dei Sistemi Complessi a T=0



Un nuovo campo che stiamo investigando e' quello basato sul
calcolare stati fondamentali di sistemi disordinati. Abbiamo calcolato
ed analizzato coppie di stati fondamentali di sistemi di vetro di spin
tridimensionali, ed abbiamo stabilito che lo scenario basato su RSB
ne descrive correttamente il comportamento.

Altre Complessita'



A causa di vincoli di spazio possiamo solo citare qualche esempio:
piastrellamento, RNA, struttura delle proteine e crescita di superfici.

Turbolenza e Trasporto nei Fluidi



I processi di trasporto sono profondamente influenzati dai dettagli
del campo di velocita soggiacente, sia esso laminare o turbolento. Si
ha che, nonostante l'apparente semplicita', la connessione tra le
proprieta' Euleriane del campo di velocita' e le proprieta'
Lagrangiane delle traiettorie e' estremamente complicato.

Negli ultimi 20-30 anni la situazione e' diventata ancora piu'
intricata per la presenza del caos Lagrangiano. Anche campi Euleriani
molto semplici possono generare traiettorie Lagrangiane molto
complesse per molti aspetti simili a quelle ottenute con campi
turbolenti. Inoltre in molti casi, ad es. bacini chiusi e sistemi
aperti, i coefficenti di diffusione non danno una descrizione completa
di molti fenomeni interessanti, quali ad esempio la diffusione di un
inquinante inizialmente confinato in una piccola regione. E' pertanto
necessario prendere in considerazione gli effetti dei bordi se il
rapporto tra la dimensione del dominio e la lunghezza tipica del campo
di velocita' non e' grande. Anche i sistemi con
avvezione-reazione-diffusione (ARD) rientrano nei problemi di questo
tipo. Questa classe di sistemi e' rilevante in comunita' ecologiche
spazialmente estese, nel mescolamento in sistemi reagenti e nei
processi atmosferici come le reazioni dell'ozono.

Il sistema di tipo ARD nella sua forma piu' generale comprende 3 termini:


  1. l'avvettivo, dovuto alla presenza del campo di velocita' del fluido
  2. il diffusivo
  3. il reattivo, che rappresenta gli aspetti biologici o chimici.


Nel caso completo un approccio analitico e' non banale.
Anche nel limite di campi turbolenti non ci sono semplificazioni,
questo a causa del ben noto problema della chiusura.

Caos e Complessita'



Anche in semplici sistemi dinamici il massimo esponente di Lyapunov
non e' in grado di caratterizzare il tempo di predicibilita'. Cio' e'
dovuto agli effetti di saturazione dell'errore sulle componenti veloci
del sistema che non contribuiscono alla crescita dell'errore quando
questo e' grande.

Una generalizzazione dell'esponente di Lyapunov, il FSLE, che si
basa su il concetto naturale della crescita' dell'errore a scala
finita e' stata proposta recentemente. Il metodo e' stato utilizzato
con successo in ambito geofisico, per problemi di trasporto e per
sistemi non banali ad alta dimensione.

La necessita' di lavorare a risoluzione finita sembra essere
inevitabile per capire la complessita' di sistemi con stati discreti
(come gli automi cellulari) ed in particolare il loro limite continuo.



Testo inglese

The Research Unit of Rome will develop researches connected to the
role of disorder and complexity in the study of interacting
systems. The theoretical understanding of the mechanisms that connect
phenomena due to the presence of quenched noise to very similar
effects due to the complexity of the Hamiltonian is one of the key
points of our study. Phenomena like multifractality, problems of
predictability, complex behaviors of systems of lattice automata
appear very naturally in this framework.

Complex Systems and the Glassy State



A better understanding of the physics of the glassy state is one of
our crucial goals. We believe that analytic techniques merging ideas
coming from the Replica Symmetry Broken (RSB) mean field theory of
spin glasses, from the Inherent Structures approach and from the Mode
Coupling Theory, together with large scale numerical simulations, will
help in obtaining remarkable progresses.

In studying equilibrium thermodynamics of glasses one focuses onto
first principle computations in simple fragile glasses. A replica
formulation can translate this problem into that of a gas of
interacting molecules: the results, particularly those concerning the
Kauzmann temperature and the configurational entropy, can be
successfully compared to recent numerical simulations.

Analytic and Numerical Approaches to Slow and Complex Dynamical Phenomena



Recent progresses based on the use of the replica method also allow
a definition and the evaluation of the configurational entropy (or
complexity). One can derive generalized fluctuation dissipation
relations that can be directly tested in experiments with present day
technology (efforts in this direction are under way).

In the context of the Instantaneous Normal Mode approach the
spectrum of the Hessian of Hamiltonian is a key quantity to
describe liquid behavior. We are developing a new approach for
the analytic computation of the Hessian spectrum.

Equilibrium Properties of Finite Dimensional Spin Glasses: Beyond
Mean Field Theory



Establishing the correct theoretical description of finite
dimensional random systems with frustration is an important and
difficult goal: we are dedicating many efforts to try to achieve
it.

Again we are using equilibrium methods, and dynamical approaches:
when investigating the dynamical behavior we have studied the
off-equilibrium overlap correlation functions below the critical
temperature in three dimensional Gaussian spin glass, confirming
a power law behavior for the dynamical correlation length.

As a last example of important developments that are based both
on a new analytic understand and on large numerical simulations
we quote the problem of temperature chaos in disordered systems
which has relevant theoretical and experimental implications.

The T=0 Properties of Complex Systems



A new field we are investigating is the one based on
computing ground states of disordered systems. We have computed
and analyzed couples of ground states of 3D spin glass systems,
and we have established that the picture based on RSB correctly
describes the behavior of 3D Spin Glasses.

Other Complexities



Because of space constraints we only quote some examples:
tiling, RNA and protein structure and surface growth.


Turbulence and Transport in Fluids



Transport processes are deeply influenced by the detailed features
of the underlying velocity fields both turbulent and laminar. So
that, despite its apparent simplicity, the problem of connecting the
Eulerian properties of the velocity field to the Lagrangian properties
of the trajectories is a very difficult task.

In the last 20-30 years the situation has become even more complex
by the recognition of the ubiquity of Lagrangian chaos (chaotic
advection). Even very simple Eulerian fields can generate very
complex Lagrangian trajectories which are indistinguishable from those
obtained in a turbulent eulerian field. In addition in many cases,
e.g. closed basins and open systems, the diffusion coefficents are not
able to give a complete description of many interesting phenomena,
e.g. the spreading of polluttant initially confined in a small region.
Therefore it is necessary to take into account the effects of the
boundaries if the ratio between the size of the domain and the typical
length of the eulerian field is not large. Also
advection-reaction-diffusion (ARD) systems may be tackled as
lagrangian problems. This kind of systems are of relevance for
spatially extended ecological communities, mixing in reacting flows,
enviromental processes in atmosphere such as ozone reactions.

The most general ARD system contains by 3 terms:


  1. a advection term, accounting for the effect of the velocity;
  2. a diffusion term;
  3. a reaction term, representing the chemical or biological
    aspects.


In the complete case the analytical treatment is not trivial at
all. Even in the limit of a turbulent velocity field there are not
simplifications, due to the well known problem of the closure.

Chaos and Complexity



Even in simple chaotic dynamical systems, the leading Lyapunov
exponent is not sufficient to estimate the predictability time. This
is due to the saturation of the error on the fast components of the
system which therefore do not contribute to the exponential growth of
the errors when they are large.

A generalization of the Lyapunov exponent, the FSLE, which is based
on the natural concept of error growing time at finite error size had
been recently proposed. The method had been successfully applied in a
geophysical context, for transport problems and for non trivial highly
dimensional systems.

The necessity of working with a finite resolution seems to be
unavoidable to understand the complexity of systems with discrete
states (as the cellular automata) and in particular their continuous
limit.



2.1.2 Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

PARISI  GIORGIO  PRSGRG48M04H501M 
(cognome)   (nome)   (CF)  
Professore Ordinario  FIS/02  04/08/1948 
(qualifica)   (settore)   (data di nascita)  
Universita' degli Studi di ROMA "La Sapienza"  Dip. FISICA   
(Istituzione di appartenenza)
(art.5, c.1, DM citato)
 
(Dipartimento/Istituto/Divisione/Settore)   (posizione)  
06/49913481  06/4463158  Giorgio.Parisi@roma1.infn.it 
(prefisso e telefono)   (numero fax)   (indirizzo posta elettronica)  


2.1.3 Curriculum scientifico del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

Vedi 1.8


2.1.4 Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

Vedi 1.9


2.1.4.a Titoli scientifici più significativi del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

Vedi 1.9.a

2.1.5 Risorse umane da impegnare nelle attività dell'Unità di Ricerca

2.1.5.1 Personale dipendente dell'Ateneo, sede dell'Unità di ricerca
Personale docente

Cognome Nome Dipartimento/Istituto Qualifica Settore sc. disc. di riferimento Mesi/uomo Costo (ML)
1. PARISI   GIORGIO     Prof. Ordinario  FIS/02   10  70 
(36.15 KEuro)
 
2. MARINARI   Vincenzo     Prof. Ordinario  FIS/01   10  70 
(36.15 KEuro)
 
3. VULPIANI   Angelo     Prof. Ordinario  FIS/02   10  70 
(36.15 KEuro)
 
4. FALCIONI   Massimo     Ricercatore  FIS/02   10  45 
(23.24 KEuro)
 
                 40  255 
(131.70 KEuro)
 



Personale non docente

Cognome Nome Dipartimento/Istituto Qualifica Settore sc. disc. di riferimento Mesi/uomo Costo (ML)
                 0 
(0.00 KEuro)
 


2.1.5.2 Personale dipendente di Istituzioni nazionali non partecipanti come Unità di Ricerca
Personale docente

Cognome Nome Università Dipartimento/Istituto Qualifica Settore sc. disc. di riferimento Mesi/uomo Costo (ML)
                    0 
(0.00 KEuro)
 



Personale non docente

Cognome Nome Istituzione Dipartimento/Istituto/
Divisione/Settore
Qualifica Settore sc. disc. di riferimento Mesi/uomo Costo (ML)
                    0 
(0.00 KEuro)
 


Solo in presenza di apposita convenzione sottoscritta dai legali rappresentanti di entrambe le Istituzioni prima della presentazione della proposta progettuale - Dichiaro l'esistenza di una convenzione per ciascuna persona inserita al punto 1.5.2 (personale docente e non docente)


2.1.5.3 Titolari di assegni di ricerca

Cognome Nome Università Dipartimento/Istituto Anno del titolo Mesi/uomo Costo (ML) Risorse proprie
1. PAGNANI   Andrea   ROMA "La Sapienza"  DIP. FISICA   2001   12  30 
(15.49 KEuro)
 
SI  
                 12  30 
(15.49 KEuro)
 
  


2.1.5.4 Titolari di borse di studio, borse per Dottorati di Ricerca e ex L. 398/89 art.4 (post-dottorato e specializzazione)

Cognome Nome Università Dipartimento/Istituto Anno del titolo Mesi/uomo Costo (ML) Risorse proprie
1. Ricci-Tersenghi  Federico  Roma La Sapienza  Fisica  1997  12  30 
(15.49 KEuro)
 
SI  
2. Martin-Mayor  Victor  Roma La Sapienza  Fisica  1997  12  80 
(41.32 KEuro)
 
SI  
3. Grigera  Tomas  Roma La Sapienza  Fisica  1995  12  30 
(15.49 KEuro)
 
SI  
4. Lopez  Cristobal  Roma La Sapienza  Fisica  2000  12  30 
(15.49 KEuro)
 
SI  
                 48  170 
(87.80 KEuro)
 
  


2.1.5.5 Personale a contratto da destinare a questa specifica proposta progettuale

Qualifica Tipologia Mesi/uomo Costo (ML)
1. Post-doc  Collab. contin. e coord. a termine   24  120 
(61.97 KEuro)
 
2. Post-doc  Collab. contin. e coord. a termine   24  120 
(61.97 KEuro)
 
3. Post-doc  Collab. contin. e coord. a termine   24  120 
(61.97 KEuro)
 
4. Post-doc  Collab. contin. e coord. a termine   24  120 
(61.97 KEuro)
 
        96  480 
(247.90 KEuro)
 


2.1.5.6 Personale dipendente di Istituzioni estere o internazionali

Cognome Nome Istituzione Nazione Qualifica Mesi/uomo Costo (ML)
                 0 
(0.00 KEuro)
 


Solo in presenza di apposita convenzione sottoscritta dai legali rappresentanti di entrambe le Istituzioni prima della presentazione della proposta progettuale - Dichiaro l'esistenza di una convenzione per ciascuna persona inserita al punto 1.5.6:


2.1.5.7 Mesi uomo complessivi dedicati alle attività proposte

  Numero Mesi/uomo Costo (ML) Spese stages e
missioni all'estero
MLit (K€)
2.1.5.1 Personale dipendente dell'Ateneo, sede dell'Unità di ricerca 4  40  255 
(131.70 KEuro)
 
30 
(15.49 KEuro)
 
2.1.5.2 Personale dipendente di Istituzioni nazionali non partecipanti come Unità di Ricerca 0  0  0 
(0.00 KEuro)
 
0 
(0.00 KEuro)
 
2.1.5.3 Titolari di assegni di ricerca 1  12  30 
(15.49 KEuro)
 
5 
(2.58 KEuro)
 
2.1.5.4 Titolari di borse di studio, borse per Dottorati di Ricerca e ex L. 398/89 art.4 (post-dottorato e specializzazione) 4  48  170 
(87.80 KEuro)
 
30 
(15.49 KEuro)
 
2.1.5.5 Personale a contratto da destinare a questa specifica proposta progettuale 4  96  480 
(247.90 KEuro)
 
15 
(7.75 KEuro)
 
2.1.5.6 Personale dipendente di Istituzioni estere o internazionali 0  0  0 
(0.00 KEuro)
 
0 
(0.00 KEuro)
 
TOTALE 13  196  935 
(482.89 KEuro)
 
80 
(41.32 KEuro)
 



2.1.6 Descrizione delle attrezzature già disponibili ed utilizzabili per la ricerca proposta

Anno di acquisizione Descrizione
1. 1998   dal 1998: circa 10 personal workstations
circa 10 personal workstations
 
2. 2000   idra cluster parallelo 20 pentium III
idra, parallel cluster 20 pentium III
 


2.1.7 Descrizione delle strumentazioni, attrezzature e prodotti software da acquisire

Descrizione Valore presunto (MLit) Percentuale di utilizzo
per le attività proposte
1. Due workstatio
Two workstations.
 
30  
(15.49 KEuro)
 
100  
2. Quattro PC.
Four PC.
 
20  
(10.33 KEuro)
 
100  
3. Dieci Unita' Rack Mountable (Pizza Box)
Ten Rack Mountable (Pizza Box) Units
 
50  
(25.82 KEuro)
 
100  
     100 
(51.65 KEuro)
 
  


2.1.8 Spese complessive dell'Unità di Ricerca

Voce di spesa (DM. 199 Ric. del 08/03/01; art.6, c.6)  Spesa (MLit) Note
Spese di personale (*) 935 
(482.89 KEuro)
 
Personale permanente su altri fondi. Tre post-doc sul progetto al 100 per cento. 
Spese generali direttamente imputabili all'attività di ricerca nella misura forfettizzata del 60% del costo del personale 60 
(30.99 KEuro)
 
attivita' segretariale (incluso il coordinamento nazionale del progetto) 
Spese per l'acquisizione di strumentazioni, attrezzature e prodotti software, limitatamente alle quote impiegate per lo svolgimento dell'attività oggetto del progetto 100 
(51.65 KEuro)
 
vedi descrizione. 
Spese per stages e missioni all'estero di ricercatori coinvolti nel progetto 80 
(41.32 KEuro)
 
missioni, partecipazioni a scuole e conferenze. 
Costo dei servizi di consulenza e simili utilizzati per l'attività di ricerca 80 
(41.32 KEuro)
 
Da utilizzare per inviti di corta e media durata di
esperti per collaborazioni scientifiche.
 
Altri costi di esercizio (ad es. costo dei materiali, delle forniture e dei prodotti analoghi) direttamente imputabili all'attività di ricerca    
TOTALE 1.255 
(648.15 KEuro)
 
  

(*) = ricercatori, tecnici ed altro personale adibito all'attività di ricerca, dipendente dal soggetto proponente e/o in rapporto subordinato a termine e/o di collaborazione coordinata e continuativa, ivi inclusi dottorati, assegni di ricerca e le borse di studio che prevedevano attività di formazione attraverso la partecipazione al progetto.

Incidenza (in %) del costo della UR sul costo totale della proposta progettuale 66 


  MLit
Costo complessivo delle attività previste dalla Proposta progettuale per l'Unità di Ricerca 1.255 
(648.15 KEuro)
 
Fondi disponibili (RD) 655 
(338.28 KEuro)
 
Fondi acquisibili (RA) 0 
(0.00 KEuro)
 
Finanziamento richiesto al MIUR 600 
(309.87 KEuro)
 


2.1.9 Risorse finanziarie già disponibili all'atto della domanda e utilizzabili a sostegno della Proposta Progettuale
QUADRO RD

Provenienza  Anno di assegnazione Importo disponibile (MLit) Note
Propri (*) 2001  455 
(234.99 KEuro)
 
stipendi partecipanti 
Pubbliche Amministrazioni      
EPR (Enti Pubblici di Ricerca) 2001  200 
(103.29 KEuro)
 
INFM - Centro di eccellenza SMC. 
Unione Europea      
Imprese      
Fondazioni      
Altro (vedi 1.10)      
TOTALE    655 
(338.28 KEuro)
 
  

(*) = ad esempio stipendi, assegni di ricerca, borse di studio, dottorati di ricerca, post-dottorato e specializzazione

2.1.10 Risorse finanziarie acquisibili in data successiva a quella della domanda e utilizzabili a sostegno della Proposta Progettuale nell'ambito della durata prevista
QUADRO RA

Provenienza  Anno della domanda o stipula del contratto Stato di approvazione Quota disponibile per il programma (MLit) Note
Propri (ad es. stipendi)        
Pubbliche Amministrazioni        
EPR (Enti Pubblici di Ricerca)        
Unione Europea        
Imprese        
Fondazioni        
Altro (vedi 1.10)        
TOTALE       0 
(0.00 KEuro)
 
  


2.1.11 Certifico la dichiarata disponibilità e l'utilizzabilità dei fondi di cui ai punti 1.9 e 1.10: SI  


Unità di Ricerca n. 2


2.1.1 Descrizione della struttura e dei compiti dell'Unità di Ricerca


Testo italiano

L'unita` di ricerca Trieste e' composta di tre ricercatori principali
in ambito ICTP e di un ricercatore INFM a cui si aggiunge
un numero di post dottorandi variabile dalle quattro alle sei unita`.

L'unita` di ricerca di Trieste svolge ricerca su aspetti di punta
in fisica statistica dei sistemi complessi ed e' caratterizzato da un
forte approccio interdisciplinare, con interessi che vanno dalla
natura dello stato vetroso, alla computer science teorica, alla
modellazione di fenomeni economici alla fisica dei biopolimeri.

I principali temi di ricerca dell' unita` sono:

Natura dello stato vetroso in Vetri e Sistemi Granulari.

La descrizione in termini statistici di sistemi fisici fuori
dall'equilibrio e' uno dei problemi fondamentali della moderna fisica
teorica, ed i sistemi vetrosi e granulari rivestono un grande
interesse in questo contesto. Per loro natura i sistemi vetrosi si
trovano fuori dallo stato di equilibrio termico in uno stato dinamico
caratterizzato dal fenomeno dell' "aging". Recentemente, con il
contributo determinante di alcuni membri dell' unita`, sono stati
compiuti degli importanti progressi teorici nella comprensione della
natura della dinamica vetrosa in alcuni sistemi modello, e della
relazione con le proprieta' di equilibrio. Questi studi, da
complementare con indagini approfondite su modelli realistici fanno
intravedere la possibilita' di una descrizione statistica unitaria
dello stato vetroso. E' stato sottolineato recentemente come questa
descrizione abbia un corrispondente nella fisica dei mezzi granulari
noto come "misura di Edwards". Uno degli sforzi nei prossimi anni
sara' volto verso la comprensione dei limiti e le possibilita' di tali
costruzioni.

Studio delle transizioni di fase in problemi combinatori e in sistemi
di spin diluiti.

Tale tema è considerato come di interesse di base in informatica
teorica e rappresenta una sfida per la fisica statistica dei sistemi
casuali. Il comportamento degli algoritmi randomizzati nei punti di
transizione in problemi combinatori random nella classe NP-Complete,
e' un modello per l'inizio dell'intrattabilita` computazionale in
applicazioni al mondo reale, e quindi rappresenta una delle questioni
piu` rilevanti nel campo dell'ottimizzazione combinatoria e della
Computer Science. D'altra parte, problemi combinatori duri, come la
K-SAT o il Q-graph coloring, sono intimamente legati a modelli di
vetro di spin diluito, di interesse in fisica statistica e strutture
random (per esempio vetri e materiali granulari) caratterizzati da una
topologia delle inerazioni non banale. La teoria dei vetri di spin
diluiti inoltre trova applicazioni dirette nella teoria dei canali di
comunicazione, in particolare nell'analisi dei
Low-density-parity-check codes.

Modelli di mercato con agenti interagenti

L'economia e' sempre piu` spesso descritta come un sistema complesso
formato da agenti interagenti. In economia teorica si e` recentemente
avvertita la necessita' di risolvere problemi che richiedono un
approccio meccanico-statistico. Primariamente, il modo in cui gli
agenti interagiscono non e' sempre mediato dal mercato. Spesso la
distanza fisica e le reti socio-economiche giocano un ruolo importante
in questa interazione. Inoltre, hanno recentemente ricevuto molto
interesse i meccanismi dinamici che governano il compotramento degli
individui (adaptive learning) che in passato erano spesso trascurati
sotto l'assunzione di perfetta razionalita`. Queste considerazioni
conducono a modelli caratterizzati da dinamica stocastica ed
interazioni distribuite, per lo studio dei quali la fisica statistica
offre un ventaglio di strumenti analitici. Infine va considerata l'
etrogeneita' degli agenti socio-economici; modelli in cui il
comportamento degli agenti e' catturato da quello di un singolo
rappresentante non catturano la varieta' di comportamenti del mondo
reale. La fisica statistica dei sistemi disordinati permette di
trattare modelli di agenti interagenti con forti eterogeneita' di
comportamenti individuali. L' unita' ha una grande expertise
nell'elaborazione di modelli di agenti interagenti e in teoria dei
giochi, ed ha collaborazioni internazionali con esperti riconosciuti
in discipline economiche.

Fisica dei biopolimeri e bioinformatica

L'importanza della fisica dei biopolimeri con problemi come il folding
di proteine, unzipping di acidi nucleici, DNA computing
ecc. difficilmente potrebbe essere sottostimata. La meccanica
statistica dei sistemi complessi offre degli strumenti potenti per
affrontare lo studio, analitico e numerico di problemi in
quest'area. L'unita` svolgera` ricerche in stretto contatto con
biologi dell' International Centre of Genetic Ingeneering and
Biotechnology (ICGEB) a Trieste, sui seguenti temi:

Computazione con DNA e proteine.

Il DNA e' il piu fondamentale strumento informazionale in natura.
E' dunque logico esplorare la possibilita' di usare molecole di DNA
per computazioni artificiali. Questo richiede la conoscenza di come
queste molecole comunicano con il proprio ambiante, come assembla
altre molecole in catene organizzate e la comprensione dei processi
quantistici rilevanti per i suoi elettroni di legame ed i legami, di
natura classica, che mantengono nella corretta posizione la catena
nucleotidica. Un progetto congiunto sara` perseguito dall'unita` e da
ricercatori del International Centre for Genetic
Engineering and Biotechnology (ICGEB) a Trieste per studiare le
proprieta' fisiche delle molecole del DNA e le sue interazioni.

Ricerca delle origini di replicazione nel genoma umano

Le origini di replicazione (OR) porzioni di DNA dove il processo di
replicazione molecolare e` iniziato. Il numero di OR nel genoma dei
mammiferi e' stimato ad alcune migliaia. La conoscenza delle origini
e' fondamentale nella comprensione dei meccanismi di
replicazione. Tuttavia, attualmente solo 5 RO sono state identificate
e caratterizzate nell'uomo. Si compieranno estensive ricerche di
similarita` nel genoma umano per identificare possibili RO, da essere
successivamente ricercate sperimentalmente all' ICGEB.


Testo inglese
The Trieste Research unit is made up of three senior researchers in
the ICTP and one in INFM added to which there are a number of postdocs
varying between 4 and 6.

The Trieste Research Unit carries out research on aspects of
statistical physics of complex systems and is characterised by a
strong interdisciplinary approach with interests which range between
the nature of glassy state to theoretical computer science, to the
modelling of economic phenomena to the physics of biopolymers.

The main research topics of the unit are:

Nature of Glassy State in Glasses and Granular Systems

The description in statistical terms of non-equilibrium physical
systems is one of the main problems of modern theoretical physics and
glassy and granular systems are of great interest in this context. By
their nature, glassy systems are out of equilibrium in a dynamical
state characterised by the phenomenon of "aging". Recently, with the
determining contribution of some members of the unit, important
theoretical progress in the understanding of the nature of glassy
dynamics in some model systems and of their relationship with the
properties of equilibrium has been made. These studies, to be
complemented with in-depth investigations on realistic models, let us
glimpse the possibility of a unitary statistical description of the
glassy state. Recently, it was emphasised how this description has an
equivalent in the physics of granular means known as "Edwards
measure". One of the efforts in the coming years will be aimed at the
understanding of the limits and the possibilities of such
constructions.


Study of phase transitions in hard combinatorial problems and diluted
spin systems.

Such an issues is considered to be of basic interest in
theoretical computer science and represents a challenge for
statistical physics of random systems. The behaviour of randomized
algorithms at phase boundaries in NP-complete random combinatorial
problems is a model for the onset of computational intractability in
real world applications and therefore represents one of the most
relevant current issues in the field of combinatorial optimization and
computer science. In turn, hard combinatorial problems (e.g. K-SAT or
graph Q-coloring) are closely related to models of diluted spin glass
of interest in the statistical physics of complex systems and random
structures (e.g. glasses or granular materials) characterized by a
non-trivial topology of interactions. Finally, the theory of diluted
spin-glasses finds direct applications in communications channels,
namely in the analysis of Low-density-parity-check codes.


Interactig agents models of markets.

The economy is more and more frequently regarded as a complex system of
interacting agents. Theoretical economics has recently realized the need
to address some fundamental issues, which all call for a statistical
mechanics approach. First, the ways in which agents interact is not always
madiated by markets. Often spatial distance or socio-economic networks
play an important role. In addition focus has been put on the dynamic
process which governs the evolution of the individual (adaptive learning)
which was usually shortcut by assuming rational optimizing agents. This
leads to models characterized by stochastic dynamics and distributed
interactions for which statistical physics offers a toolbox of analytic
approaches. Finally socio-economic agents are heterogeneous. Models where
the collective behavior of many agents can be represented by the behavior
of a single ``representative'' agent do not capture the variety in
behaviours of the real world. Statistical physics of disordered systems
allows one to deal with interacting agent models with strong heterogeneity
of individual behaviors. Our group has a strong expertise in statistical
physics and has successfully applied this expertise to models of
interacting agents and game theory. Such an interdisciplinary endeavour is
carried out in collaboration with leading scientists in the economic
discipline.

Biopolymer physics and bioinformatics

It is difficult to underestimate the importance of the physics of
biopolymers with problems like protein folding, unzipping of nucleic
acids, DNA computing etc. Statistical mechanics of complex systems
offers powerful instruments for the analytical and numerical study of
problems in this area. The unit will carry out research in close
contact with biologists from the International Centre of Genetic
Engineering and Biotechnology (ICGEB) in Trieste, with the following
subjects:

Computation with DNA and proteins

Nature has created DNA as its most fundamental information system. It
is only logical to explore the possibilities of utilizing the DNA
molecule for artificial information computation. This requires
knowledge of how this molecule communicates with its environment and
how it assembles other molecules into organized chains, and it
requires understanding the relevant quantum processes for its bonding
electrons as well as understanding the more classical interactions
that maintain its nucleotide sequence in place. A joint project will
be set up between the unit and the International Centre for Genetic
Engineering and Biotechnology (ICGEB) in Trieste, to study the
physical properties of the DNA molecule and its interactions.

Search of replication origins in human genome

Replication origins (RO) are sequences in the genome where the DNA
replication process initiate. The number of RO in the mammal genome is
currently estimated in the number of some thousands. The knowledge and
characterization of the RO is fundamental in the comprehension of the
replication mechanism. Unfortunately at present in humans only five RO
have been identified and fully characterized. It is planned and
extensive a similarity search in the human genome to identify possible
RO to be subsequently experimentally searched at ICGEB laboratories.


2.1.2 Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

FRANZ  SILVIO  FRNSLV63C28H501B 
(cognome)   (nome)   (CF)  
Primo Ricercatore  FIS/02  28/03/1963 
(qualifica)   (settore)   (data di nascita)  
THE ABDUS SALAM ICTP  Condensed Matter Section  Assistent Research Scientist 
(Istituzione di appartenenza)
(art.5, c.1, DM citato)
 
(Dipartimento/Istituto/Divisione/Settore)   (posizione)  
040 22 40 397  040 22 41 63  franz@ictp.trieste.it 
(prefisso e telefono)   (numero fax)   (indirizzo posta elettronica)  


Referenza

Cognome PELITI 
Nome LUCA 
Email peliti@na.infn.it 
Istituzione Università di Napoli "Federico II" Napoli 


2.1.3 Curriculum scientifico del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca


Testo italiano

Silvio Franz si e` laureato in Fisica all' universita` di Roma 1 nel
1998. Lo stesso anno ha beneficiato di una borsa presso il CNR di
Roma. Nel 1992 ha ottenuto il dottorato di ricerca in Fisica. Negli anni 1991-1993 ha visitato l' Ecole Normale Superièure di Parigi. Nel periodo 1994-1995 e` stato borsista CEE presso il Nordita di Copenaghen. Dal 1996 e` all' ICTP, dove dal 1998 ha una posizione fissa. Il campo di ricerca di Silvio Franz e' la Meccanica Statistica. I suoi contributi principali comprendono ricerche sulle reti neurali (1988/90 con M.A. Virasoro e D.J. Amit) - Alcuni tra i primi studi di dinamica fuori equilibrio ed "Aging" in vetri di spin (1994 con M. Mezard) - La proposta di misure vincolate per stati vetrosi (1997 con G. Parisi) - Lo sviluppo della teoria della risposta lineare per i sistemi vetrosi (1998 con M. Mezard, G. Parisi e L. Peliti) - Soluzioni esatte per vetri di spin su grafi aleatori. Silvio Franz e` autore di oltre 40 articoli su riviste internazionali.


Testo inglese
Silvio Franz obtained his "Laurea" in Physics from the University of
Rome 1 in 1988. In same year, he had a fellowship at the CNR in Rome. In 1992 he got the PhD in Physics at the University of Rome 1. He spent the years 1991-1993 at the ENS in Paris. In 1994-1995 he was an EC fellow at Nordita, Copenhagen. He has been at ICTP since 1996 where from 1998 he has a permanent position. Silvio Franz's research field is Statistical Physics. His contributions include: - Studies on generalization in Neural Networks (1988/90 with M.A. Virasoro and D.J. Amit) - Some of the first studies of dynamics and ageing in spin glass models (1994 with M. Mezard) - The use of constrained measures to study Glasses (1997 with G. Parisi) - He developed the Linear Response Theory for Glassy systems (1998 with M. Mezard, G. Parisi and L. Peliti) - Exact solutions for spin glasses on diluted graphs (2001 with M. Leone, F. Ricci and R. Zecchina). He has co-authored over 40 papers in international journals.


2.1.4 Pubblicazioni scientifiche più significative del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca

Pubblicazione
1. FRANZ S.; MEZARD M.; RICCI-TERSENGHI F.; WEIGT M.; ZECCHINA R. (2001). A ferromagnet with a glass transition EUROPHYSICS LETTERS. (vol. 55 pp. 465 - 469)  
2. FRANZ S.; LEONE M.; RICCI-TERSENGHI F.; ZECCHINA R. (2001). Exact solutions for diluted spin glasses and optimization problems PHYSICAL REVIEW LETTERS. (vol. 87 pp. 127209 127213)  
3. FRANZ S.; VIRASORO M. A. (2000). Quasi-equilibrium interpretation of aging dynamics JOURNAL OF PHYSICS A. (vol. 33 pp. 891 - 905)  
4. FRANZ S.; PARISI G. (2000). Non trivial overlap distribution at zero temperature EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. (vol. 18 pp. 485-491)  
5. FRANZ S.; MEZARD M.; PARISI G.; PELITI L. (1998). Measuring equilibrium properties in aging systems PHYSICAL REVIEW LETTERS. (vol. 81 pp. 1758-1862)  


2.1.4.a Titoli scientifici più significativi del Responsabile Scientifico dell'Unità di Ricerca


Testo italiano

Laurea in Fisica, ottenuta il 29 settembre 1998 presso l'universita'
di Roma "La Sapienza" votazione 110/110 e
lode, tesi "Analisi Termodinamica del Perceptron", relatore Prof.
M.A. Virasoro

Dottorato in Fisica dell'universita` di Roma "La Sapienza", ottenuto
il 29 settembre 1993, tesi "Teoria di Campo Medio dei Vetri di Spin:
Aspetti Fondamentali e Applicazioni a Problemi Ispirati alla Biologia"

Premio internazionale "Gamberini" 1993-1994 della Scuola Normale di
Pisa per la tesi di dottorato.

Il sottoscritto e` stato titolare della borsa Europea
"Capitale umano e mobilita`" negli anni 1994-1995.

Il sottoscritto ha organizzato 5 conferenze scientifiche
ed una scuola estiva, ed e` stato editore di un volume di atti.

Il sottoscritto e' stato referee delle seguenti riviste internazionale

Europhys. Lett., Europ. Phys. J. B, J. Phys. A: Math. Gen.,
J. Phys. Cond. Mat., J. Physique I, Nature
Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. E.

Piu` di 20 Invited talks in conferenze internazionali.

Il sottoscritto e' stato invitato per periodi di visita presso
le seguenti istituzioni

Dip. Di Fisica universita' di Roma "La Sapienza",
Dipartimento di Scienze Fisiche Università di Napoli "Federico II",
Laboratoire de Physique Statistique Ecole Normale Superieure Paris,
Laboratoire de Physique Théorique et Modeles Statistiques, Université
de Paris Sud, Orsay,
Service de Physique Theorique CEA Saclay,
Laboratoire de Physique Mathématique, Université Montpellier II,
Department of Physics Imperial College,
Theoretical Physics Department Oxford University,
Institute of Physics, Johannes-Gutenberg-University of Mainz,
Center for Theoretical and Computational Material Science, NIST
Washington D.C.,
Dipartimento di Fisica Universita' Carlos III Madrid,
S.N. Bose Centre for Basic Science, Calcutta,
Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Bangalore.
NORDITA Copenhagen.


Testo inglese
Degree in Physics, 29 September 1988 from the University of Rome "La Sapienza" with a mark of 110/110 with honours, thesis "Thermodynamical Analysis of Perception", supervisor Professor M.A. Virasoro

Ph.d. in Physics, University of Rome "La Sapienza", 29 September 1993, thesis "Medium Field Theory of Spin Glasses: Fundamental Aspects and Applications to Problems inherent to Biology".

"Gamberini" International Prize 1993-1994 from the Scuola Normale of Pisa for Ph.D. thesis.

Holder of a European "Human Capital and Mobility" scholarship during the period 1994-1995.

Organised 5 scientific conferences and a summer school and has been editor of one volume of proceedings.

Referee for the following international journals:

Europhys. Lett., Europ. Phys. J. B, J. Phys. A: Math. Gen.,
J. Phys. Cond. Mat., J. Physique I, Nature
Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. E.

More than 20 invited talks in international conferences.

Invited for study periods in the following institutions.

Dipartimento di Fisica, Università di Roma "La Sapienza",
Dipartimento di Scienze Fisiche Università di Napoli "Federico II",
Laboratoire de Physique Statistique Ecole Normale Supérieure Paris,
Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques, Université
de Paris Sud, Orsay,
Service de Physique Théorique CEA Saclay,
Laboratoire de Physique Mathématique, Université Montpellier II,
Department of Physics, Imperial College,
Theoretical Physics Department, Oxford University,
Institute of Physics, Johannes-Gutenberg-University of Mainz,
Center for Theoretical and Computational Material Science, NIST
Washington D.C.,
Departamento de Fisica, Universidad Carlos III Madrid,
S.N. Bose Centre for Basic Science, Calcutta,
Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Bangalore.
NORDITA Copenhagen

2.1.5 Risorse umane da impegnare nelle attività dell'Unità di Ricerca

2.1.5.1 Personale dipendente dell'Istituzione, sede dell'Unità di ricerca

Cognome Nome Dipartimento/Istituto/
Divisione/Settore
Qualifica Settore sc. disc. di riferimento Mesi/uomo Costo (ML)
1. FRANZ  SILVIO  ICTP Condensed Matter Section  P2  FIS/02  12  78 
(40.28 KEuro)
 
2. Virasoro  Miguel Angel  ICTP  P5 - 13  FIS/02  4  46 
(23.76 KEuro)
 
3. Zecchina  Riccardo  ICTP Condensed Matter Section  P2  FIS/02  12  78 
(40.28 KEuro)
 
                 28  202 
(104.32 KEuro)
 


2.1.5.2 Personale dipendente di Istituzioni non partecipanti come Unità di Ricerca

Cognome Nome Istituzione Dipartimento/Istituto/
Divisione/Settore
Qualifica Settore sc. disc. di riferimento Mesi/uomo Costo (ML)
1. Marsili  Matteo  INFM  unita` Trieste-SISSA  ricercatore 3 liv    6  24 
(12.39 KEuro)
 
                    24 
(12.39 KEuro)
 


Solo in presenza di apposita convenzione sottoscritta dai legali rappresentanti di entrambe le Istituzioni prima della presentazione della proposta progettuale - Dichiaro l'esistenza di una convenzione per ciascuna persona inserita al punto 1.5.2 SI


2.1.5.3 Titolari di assegni di ricerca

(Riservato alle Strutture Universitarie) 


2.1.5.4 Titolari di borse di studio, borse per Dottorati di Ricerca e ex L. 398/89 art.4 (post-dottorato e specializzazione)

(Riservato alle Strutture Universitarie) 


2.1.5.5 Personale a contratto da destinare a questa specifica proposta progettuale

Qualifica Tipologia Mesi/uomo Costo (ML)
1. post dottorandi  Collab. contin. e coord. a termine   32  120 
(61.97 KEuro)
 
        32  120 
(61.97 KEuro)
 


2.1.5.6 Personale dipendente di Istituzioni estere o internazionali

Cognome Nome Istituzione Nazione Qualifica Mesi/uomo Costo (ML)
                 0 
(0.00 KEuro)
 


Solo in presenza di apposita convenzione sottoscritta dai legali rappresentanti di entrambe le Istituzioni prima della presentazione della proposta progettuale - Dichiaro l'esistenza di una convenzione per ciascuna persona inserita al punto 1.5.6:


2.1.5.7 Mesi uomo complessivi dedicati alle attività proposte

  Numero Mesi/uomo Costo (ML) Spese stages e
missioni all'estero
MLit (K€)
2.1.5.1 Personale dipendente dell'Istituzione sede dell'Unità di Ricerca 3  28  202 
(104.32 KEuro)
 
60 
(30.99 KEuro)
 
2.1.5.2 Personale dipendente di Istituzioni nazionali non partecipanti come Unità di Ricerca 1  6  24 
(12.39 KEuro)
 
20 
(10.33 KEuro)
 
2.1.5.5 Personale a contratto da destinare a questa specifica proposta progettuale 1  32  120 
(61.97 KEuro)
 
40 
(20.66 KEuro)
 
2.1.5.6 Personale dipendente di Istituzioni estere o internazionali 0  0  0 
(0.00 KEuro)
 
0 
(0.00 KEuro)
 
TOTALE 66  346 
(178.69 KEuro)
 
120 
(61.97 KEuro)
 



2.1.6 Descrizione delle attrezzature già disponibili ed utilizzabili per la ricerca proposta

Anno di acquisizione Descrizione


2.1.7 Descrizione delle strumentazioni, attrezzature e prodotti software da acquisire

Descrizione Valore presunto (MLit) Percentuale di utilizzo
per le attività proposte
1. Cluster di PC basato su chip pentium, biprocessore, rack mounted, 512 Mbyte di memorie e 40 Gbyte di disco per unita`
PC cluster based on Pentium Chip, biprocessor, rock mounted with 512 Mbyte of memory and 40 Gbyte of disk per unit
 
60  
(30.99 KEuro)
 
100  
     60 
(30.99 KEuro)
 
  


2.1.8 Spese complessive dell'Unità di Ricerca

Voce di spesa (DM. 199 Ric. del 08/03/01; art.6, c.6)  Spesa (MLit) Note
Spese di personale (*) 346 
(178.69 KEuro)
 
Le spese comprendono i salari che saranno pagati dall'ICTP per il personale permanente e i salari per i post-dottorandi ed il finanziamento del soggiorno a Trieste dei dipendenti di Istituzioni estere di cui al punto 1.5.6 . 
Spese generali direttamente imputabili all'attività di ricerca nella misura forfettizzata del 60% del costo del personale    
Spese per l'acquisizione di strumentazioni, attrezzature e prodotti software, limitatamente alle quote impiegate per lo svolgimento dell'attività oggetto del progetto 60 
(30.99 KEuro)
 
Per le esigenze di calcolo veloce legate al progetto si rende necessario l'acquisto di un cluster di PC. 
Spese per stages e missioni all'estero di ricercatori coinvolti nel progetto 120 
(61.97 KEuro)
 
Le spese comprendono visite e stages presso istituzioni Italiane ed internazionali e partecipazione a conferenze
e workshops.
 
Costo dei servizi di consulenza e simili utilizzati per l'attività di ricerca    
Altri costi di esercizio (ad es. costo dei materiali, delle forniture e dei prodotti analoghi) direttamente imputabili all'attività di ricerca    
TOTALE 526 
(271.66 KEuro)
 
  

(*) = ricercatori, tecnici ed altro personale adibito all'attività di ricerca, dipendente dal soggetto proponente e/o in rapporto subordinato a termine e/o di collaborazione coordinata e continuativa, ivi inclusi dottorati, assegni di ricerca e le borse di studio che prevedevano attività di formazione attraverso la partecipazione al progetto.

Incidenza (in %) del costo della UR sul costo totale della proposta progettuale 33 


  MLit
Costo complessivo delle attività previste dalla Proposta progettuale per l'Unità di Ricerca 526 
(271.66 KEuro)
 
Fondi disponibili (RD) 226 
(116.72 KEuro)
 
Fondi acquisibili (RA) 0 
(0.00 KEuro)
 
Finanziamento richiesto al MIUR 300 
(154.94 KEuro)
 


2.1.9 Risorse finanziarie già disponibili all'atto della domanda e utilizzabili a sostegno della Proposta Progettuale
QUADRO RD

Provenienza  Anno di assegnazione Importo disponibile (MLit) Note
Propri (*) 2001  226 
(116.72 KEuro)
 
Stipendi dei partecipanti 
Pubbliche Amministrazioni      
EPR (Enti Pubblici di Ricerca)      
Unione Europea      
Imprese      
Fondazioni      
Altro (vedi 1.10)      
TOTALE    226 
(116.72 KEuro)
 
  

(*) = ad esempio stipendi, assegni di ricerca, borse di studio, dottorati di ricerca, post-dottorato e specializzazione

2.1.10 Risorse finanziarie acquisibili in data successiva a quella della domanda e utilizzabili a sostegno della Proposta Progettuale nell'ambito della durata prevista
QUADRO RA

Provenienza  Anno della domanda o stipula del contratto Stato di approvazione Quota disponibile per il programma (MLit) Note
Propri (ad es. stipendi)        
Pubbliche Amministrazioni        
EPR (Enti Pubblici di Ricerca)        
Unione Europea        
Imprese        
Fondazioni        
Altro (vedi 1.10)        
TOTALE       0 
(0.00 KEuro)
 
  


2.1.11 Certifico la dichiarata disponibilità e l'utilizzabilità dei fondi di cui ai punti 1.9 e 1.10: SI  


Parte III "Le Attività di Ricerca"

3.1 Obiettivo scientifico del Progetto di Ricerca


Testo italiano

Il progetto di ricerca nasce, nell'ambito della fisica teorica, da
esperti di teoria dei campi e meccanica statistica, e si propone lo
studio di problemi "complessi". Sistemi disordinati in genere e in
particolare il ruolo della presenza (o dell'assenza) di disordine
quenched in sistemi statistici con comportamento vetroso,
fluidodinamica e turbolenza, sono i campi verso i quali naturalmente
si indirizza una ricerca di questo tipo che e', come abbiamo gia'
indicato nel titolo, di carattere sia analitico che computazionale. I
vari aspetti che stiamo per esporre sono strettamente collegati da un
forte collante di idee e di collaborazione che illustreremo meglio
nella sezione dove vengono descritte le basi della nostra ricerca.

Per quel che riguarda sistemi con disordine quenched, abbiamo
intenzione di chiarire vari aspetti. In primo luogo ci interessa
ottenere maggiori dettagli sulla struttura delle fasi nella
regione di bassa temperatura in modelli finito-dimensionali, con
particolare riguardo alle relazioni di ultrametricita'. Abbiamo
anche intenzione di utilizzare a questo scopo nuove tecniche per
trovare lo stato fondamentale di sistemi con un gran numero di
gradi di liberta' (qualche migliaio).

Pensiamo inoltre di studiare in gran dettaglio, sia dal punto di
vista numerico che dal punto di vista analitico, il problema
della K soddisfabilita', problema di estremo interesse sia
teorico che pratico, ottenendo risultati esatti per la
termodinamica e per la transizione di fase, risultati che saranno
confrontati con le simulazioni numeriche.

L'applicazione di idee di rottura spontanea di simmetria allo
studio di sistemi vetrosi e' un altro dei punti cruciali del
nostro programma. Lo studio dei processi attivati termicamente
nella regione di bassa temperatura (vicino alla transizione
vetrosa) sara' perseguito sia per mezzo di simulazioni numeriche
e del loro confronto il quadro teorico generale, sia sviluppando
metodi analitici basati sulla teoria delle repliche. Vogliamo
inoltre confrontare i risultati ottenuti per vetri fragili con le
proprieta' di vetri duri (tipo silica). Un'altro punto sul quale
ci aspettiamo di fare progressi sostanziali e' il calcolo dello
spettro dei modi normali istantanei e delle funzioni di struttura
dinamiche. Intendiamo inoltre continuare lo studio dei processi
dinamici, e delle violazioni del teorema di fluttuazione e
dissipazione nella dinamica fuori dall'equilibrio dei sistemi
disordinati, cercando di evidenziare le caratteristiche che piu'
si prestano ad un possibile confronto con i futuri dati
sperimentali.

Per quanto riguarda la turbolenza ed il trasporto nei fluidi
i nostri scopi principali saranno:



  1. caratterizzazione delle proprieta' statistiche
    a piccola scala di campi turbolenti con tecniche
    di teoria dell'informazione, sistemi dinamici
    e della teoria dei campi

  2. studio di sistemi passivi reagenti (e.g. combustione
    e reazioni chimiche) in campi laminari e turbolenti
    e sistemi attivi non reagenti (e.g. convezione)

  3. trasporto in flussi di interesse geofisico



Per studiare il caos e la complessita' affronteremo il problema della
connessione tra sistemi con stati discreti (ad esempio gli automi
cellulari) e i loro limiti caotici con stati continui (mappe
deterministiche).

Discuteremo comunque i dettagli delle tematiche scientifiche delle
diverse attivita' nei moduli locali.


Testo inglese
This project is composed by theoretical physicists who are expert in
field theory and statistical mechanics and it aims to study the
properties of "complex" systems. This kind of research naturally deals
with the study of disordered systems with glassy behaviour (both in
absence or in presence of quenched disorder),
fluidodynamics,turbulence. As it is clear from the title, our approach
will use both analytic and computational tools. The different aspects
we are going to illustrate are deeply related by physical concepts and
techniques which will be better described in the section concerning
the basis of our research.

There are many problems we would like to solve in the field of
systems with quenched disorder. We would like to get better
details on the structure of the states in the low temperature
region in finite dimensional models, especially on ultrametricy
relations. At this end we would like to use the recently
developed techniques to find the ground state of systems with an
high number of degrees of freedom (up to a few thousands).

We would also to study in great detail, both from the numerical
and from the analytic point of view, the problem of
K-satisfiability, which has a very high interest both from the
theoretical and from the practical point of view. Our aim is to
obtain exact results for the thermodynamics and for the phase
transition: these results will be checked against the results of
numerical simulations.

The application of the formalism of spontaneously broken replica
symmetry to the study of glassy systems is an other crucial point
of our program. The study of thermal activated processes in the
low temperature region (near to the glass transition) we be
pursued developing new analytic tools based on replica theory and
performing the appropriate numerical simulations. We would like
also to compare the results for fragile glasses with those for
strong glasses (like silica). We also hope to make significant
progresses in the computation of the instantaneous normal modes
and of the dynamical structure functions. We will also go on with
the study of the dynamical process and of the violations of the
usual fluctuation dissipation relation in off equilibrium
dynamics of disordered system; we would like to find those
features which should be more suited to the comparison with the
future experimental data.

As far as turbulence and transport in fluids are concerned our main aims are:


  1. characterization of the small scale statistical
    proporties of turbulent fields with methods from
    information theory, dynamical systems and field
    theory.

  2. study of passive reacting fields (e.g. combustion
    and chemical reactions) stirred by laminar and
    turbulent velocity fields and non reaction active systems
    (e.g. convection).

  3. transport in flows of geofisical interest.

    For studying chaos and complexity
    we will analyse the problem of the relation between
    discrete states systems (e.g. cellular automata) and
    their chaotic limit with continuous states (deterministic
    maps).

    We will anyhow discuss in better detail in the form of the individual
    units about the different issues that will be studied by the different
    activities of the project.


3.2 Base di partenza scientifica nazionale o internazionale


Testo italiano

La nostra collaborazione ha lunga esperienza nello studio degli
argomenti in discussione. Ci siamo posti e ci stiamo ponendo
l'obiettivo dichiarificare una serie di questioni aperte che ci
sembrano di estrema rilevanza. Abbiamo collaborazioni con
ricercatori di vari laboratori e nazionalita' (ricordiamo fra gli
altri l'Ecole Normale Superieure di Parigi, Saclay, Manchester,
Barcellona, Madrid, Saarbrucken, Nizza, Rutgers, NYU).

Citiamo qui alcuni punti chiave, e (per non ripetere gli stessi
concetti) rimandiamo anche alle descrizioni delle singole unita' per
dettagli maggiori sui contributi dati sinora e, piu' in generale,
sullo stato dell'arte.

I sistemi disordinati sono oggi analizzati da molti gruppi,
europei e non: la competizione e' molto forte, ed il nostro e'
certamente uno dei gruppi leader. Le nostre tecniche di scelta
sono sia puramente analitiche che numeriche.

Si e' studiato in dettaglio il comportamento di vetri di spin
realistici in spazi con dimensione finita (3 o 4). Ci si chiede
come le principali caratteristiche della soluzione di campo medio
sopravvivano alle correzioni dovute ad una dimensionalita'
finita.

Si sono studiati vetri di spin in 4 dimensioni, il rapporto fra
l'approssimazione di Migdal-Kadanoff ed i veri modelli
finito-dimensionali, la continuita' fra la teoria di campo medio
e quella finito-dimensionale (definendo modelli che interpolano
fra le due), si e' introdotto e discusso un nuovo parametro
d'ordine utile a segnalare la rottura della simmetria delle
repliche.

Lo studio degli aspetti dinamici della teoria si e' concentrato
su fenomeni tipo "aging" e violazione del teorema di fluttuazione
e dissipazione. Sono stati analizzati aspetti relativi
all'universalita' del fenomeno.

L'analisi di modelli diluiti ha incluso lo studio di modelli con
disordine correlato su grandi distanze e lo studio delle
correzioni di scala non dominanti.

Un altro aspetto dominante della nostra ricerca ha riguardato lo
studio dell'applicabilita' della teoria delle repliche ai sistemi
vetrosi. Da un lato sono stati studiati sistemi tipo p-spin
(nella classe di universalita' del random energy model di
Derrida), guardando alle correzioni dovute alla dimensionalita'
finita, a modelli tridimensionali con comportamenti critici
interessanti, a modelli disordinati di tipo Potts che non
magnetizzano a basse temperature.

La natura della transizione di fase per vetri di spin di Ising in
assenza di campo magnetico puo' essere determinata studiando come
lo stato fondamentale cambia in un blocco di taglia finita quando
le condizioni al contorno sono cambiate e abbiamo gia'
incominciato a studiare il problema con risultati promettenti.

Si e' anche cercato di capire meglio la struttura dello stato
vetroso (sempre dal punto di vista di una teoria con simmetria
delle repliche rotta) analizzando ad esempio approssimazioni tipo
"Hypernetted Chain". Anche qui sono state studiate le proprieta'
fuori dall'equilibrio, e l'esistenza di una lunghezza di
correlazione divergente. E' stata discussa la correlazione
dinamica in liquidi "supercooled". Si e' anche studiata la
statica del problema utilizzando strumenti puramente
analitici. Si e' calcolato analiticamente lo spettro istantaneo
dei modi normali in liquidi a basse densita'.

La relazione tra la descrizione statistica della turbolenza
sviluppata e il l'approccio piu' fondamentale in termini
di sistemi dinamici costituisce l'analogo del problema
ergodica in meccanica statistica classica.
La presenza di campi di velocita' (laminari o turbolenti)
puo' avere effetti notevoli per il trasporto, la diffusione
e la propagazione di fronti, fenomeni questi di chiaro interesse
in geofisica, ingegneria e biologia.
Finoro l'approccio in termini di sistemi dinamici e' stato
in genere limitato a modelli piuttosto semplici,
un importante passo avanti e' l'estensione a casi realistici;
in particolare attraverso l'utilizzo di tecniche dalla teoria
dell'informazione e dei sistemi dinamici.

L'esponente di Lyapunov non e' in grado di caratterizzare
adeguatamente la complessita' di un sistema dinamico caotico, anche
semplice, quando si e' interessati a una sua descrizione con
risoluzione finita. Per questo si e' rivelato utile introdurre
l' esponente di Lyapunov a scala finita (FSLE). Un problema simile
e' presente nella teoria dell' informazione dove, per quantificare il
contenuto informativo di un segnale osservato con una data risoluzione
finita, si e' introdotta una generalizzazione dell' entropia di
Shannon (o di Kolmogorov-Sinai) detta ``rate distortion function'' (o
epsilon-entropia). La corretta caratterizzazione della complessita'
di un sistema, in funzione della risoluzione con cui lo si osserva, e'
particolarmente importante quando sono coinvolte molte scale spaziali
o temporali diverse, come per esempio nella turbolenza sviluppata. Un
punto importante e' la possibilita' di classificare il comportamento
di un segnale come deterministico o stocastico a una certa scala di
osservazione (indipendentemente da uno specifico modello), secondo l'
andamento della epsilon-entropia o del FSLE al variare della risoluzione.
La relazione tra i sistemi con stati discreti e i loro limiti
continui deve essere studiata nel contesto dei problemi a risoluzione
finita.


Testo inglese
Our group has a long standing experience in the study of
disordered systems. We want to clarify some open questions that
look to us of high relevance. We have european collaborations
with researchers from different laboratories and nationalities
(we remind among others the Ecole Normale Superieure in Paris ,
Saclay, Manchester, Barcellona, Madrid, Saarbrucken).

We only quote here some key points, and (not to repeat the same ideas)
invite the reader also to look at the description of the individual
units to get more information about the contribution we have given up
to now, and more generally to the state of the art of the subject.

Citiamo qui alcuni punti chiave, e rimandiamo anche alle descrizioni
delle singole unita' per dettagli maggiori sui contributi dati sinora.

This research field is investigated today by a large number of
groups, european and not: competition is very strong, and we
believe our group is one of the leading groups. We use both
analytical and numerical techniques.

We have studied with care the behavior of realistic spin glasses
defined in a space of finite dimensionality (3 or 4). We have
been asking whether the main features of the mean field solution
survive corrections due to finite dimensionality.

We have studied 4D spin glasses, the relation among
Migdal-Kadanoff approximations and the true EA finite dimensional
models, the continuity of the mean field theory and the finite
dimensional theory (by defining a model which interpolates among
the two); we have introduced a new order parameter useful to
signal Replica Symmetry Breaking.

The nature of the phase structure of Ising spin glasses in zero
magnetic field ca be determined by studying how the ground state
changes in a fixed finite block far from the boundaries, when the
boundary conditions are changed.

The study of the dynamical features of the theory has been
centered around phenomena like "aging" and the violations of the
fluctuation-dissipation theorem. We have analyzed features
related to the universality of these phenomena.

We have analyzed diluted models, also by the study of models with
disorder correlated on long distances, and by the study of non
leading scaling corrections.

Another dominant feature of our research has been centered on the
applicability of Replica Theory to Glassy Systems. On one side we
have studied p-spin like systems (in the universality class of
Derrida Random Energy Model, REM), looking at corrections due to
finite dimensionality, to 3D models with interesting critical
behavior, to Potts like disordered model that do not magnetize at
low T.

We have also tried to understand more about the glassy state
(always from the point of view of Broken Replica Symmetry)
analyzing for example the Hypernetted Chain approximation. Also
here we have studied out of equilibrium properties, and the
existence of a diverging correlation length. We have discussed
the dynamical correlation length in supercooled liquids. We have
also studied the equilibrium properties of the model by using a
completely analytical approach. We have computed analytically the
instantaneous spectrum of the normal modes in low density
liquids.

The relation between the statistica description of fully developed
turbulence and the more fondamental dynamical approach is the
analogous of the ergodic problem in classical statistical mechanics.
The presence of a (laminar or turbulent) velocity field can have
highly non trivial effects for transpot, diffusion and front
propagation, i.e. phenomena of obvious interest in geophysics,
engineering and biology.

Up to now the dynamical systems approach to turbulence has been
typically limited to rather simple models, an open interesting goal is
the extension to realist systems; in particular with the use of some
of the techniques introduced in information theory and dynamical
systems to the treatment of the experimental signals.

Even in simple chaotic dynamical systems, the leading Lyapunov
exponent is not sufficient to characterize the complexity of the
system, if one is interested in finite resolution. In such a case the
introduction of the Finite Size Lyapunov Exponent (FSLE) has been
useful. A similar problem is present in information theory, where a
generalization of the Shannon (or Kolmogorov-Sinai) entropy, the so
called ``rate distortion function'' (or epsilon-entropy), has been
introduced in order to characterize the information content of a
signal observed with a given finite resolution. The characterization
of systems with a given resolution is particularly relevant if many
different space and time scales are involved, as e.g. in fully
developed turbulence. An import issue is a systematic classification
of signal behaviors (without referring to any specific model) as
stochastic or deterministic at a certain scale of the resolution
according to the behaviour of the epsilon-entropy or of the FSLE at
varying the scale. The relation between systems with discrete states,
and their continuous limit, must be studied in the finite resolution
context.


3.2.a Riferimenti bibliografici


Testo italiano

Notiamo preliminearmente che i lavori citati come cond-mat sono
preprints, in corso di pubblicazione, accessibili mediante il sito
xxx.lanl.gov
o dall'Italia piu' velocemente attraverso il mirror locale
it.arxiv.org

Citeremo qui solo alcuni dei lavori piu' importanti. Oltre a testi
e lavori base citeremo soprattutto lavori dei nostri gruppi. Dalla
bibliografia sara' possibile risalire ad una visione piu' completa del
campo di ricerca.

Cominciamo con l'indicare alcuni testi base, che possono
servire da introduzione e guida ai campi di ricerca piu' rilevanti per
il nostro progetto.




  • Marc Mezard, Giorgio Parisi, Miguel Angelo Virasoro,
    Spin Glass Theory and Beyond
    (World Scientific, Singapore 1987).

  • Giorgio Parisi,
    Field Theory, Disorder and Simulations
    (World Scientific, Singapore 1992).

  • K. H. Fischer, J. A. Hertz,
    Spin Glasses
    (Cambridge University Press, Cambridge, U.K. 1991).

  • K. Binder, P. Young,
    Rev. Mod. Phys. 58 (1986) 801.

  • T. Bohr, M. H. Jensen, G. Paladin, A. Vulpiani,
    Dynamical Systems Approach to Turbulence
    (Cambridge University Press, Cambridge, U.K. 1998)



Per la parte di grafi ed ottimizzazione esiste un'ottima rassegna
recente:




Olivier Martin, Remi Monasson, Riccardo Zecchina,
Statistical mechanics methods and phase transitions in
optimization problems
,
cond-mat/0104428

Una recente rassegna sulla complessita':


G. Boffetta, M. Cencini, M. Falcioni, A. Vulpiani,
Predictability: a way to characterize Complexity,
nlin.CD/0101029


Lavori recenti dei nostri gruppi su problemi di
sistemi disordinati ed ottimizzazione:




  • S. Franz, M. Leone, F. Ricci-Tersenghi, R. Zecchina,
    Exact Solutions for Diluted Spin Glasses and Optimization
    Problems
    ,
    Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 12720.


  • M. Leone, F. Ricci-Tersenghi, R. Zecchina,
    Phase coexistence and finite-size scaling in random combinatorial
    problems
    ,
    J. Phys. A 34 (2001) 4615.


  • S. Franz, M. Mezard, F. Ricci-Tersenghi, M. Weigt, R. Zecchina,
    A ferromagnet with a glass transition,
    Europhys. Lett. 55 (2001) 465.


  • Johannes Berg, Matteo Marsili, Aldo Rustichini, Riccardo Zecchina,
    Statistical mechanics of asset markets with private information,
    To appear on J. Quant. Finance.

    Va sottolineato che questa nota costituisce una delle prime
    collaborazioni completamente integrate fra fisici ed economisti: si
    tratta di uno dei primi casi in cui idee sviluppate nell'ambito della
    fisica dei sistemi disordinati e frustrati arrivano realmente al cuore
    di problemi economici.



  • F. Ricci-Tersenghi, M. Weigt, R. Zecchina,
    Simplest random K-satisfiability problem,
    Phys. Rev. E 63 (2001) 26702.



Lavori recenti dei nostri gruppi sulla fisica dei sistemi vetrosi:





  • Andrea Cavagna, Irene Giardina, Giorgio Parisi,
    Role of saddles in mean-field dynamics above the glass transition,
    J. Phys. A: Math. Gen. 34 (2001) 5317.


  • Tomas Grigera, Victor Martin-Mayor, Giorgio Parisi, Paolo Verrocchio,
    Vibrational spectrum of topologically disordered systems,
    Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 085502.


  • Tomas Grigera, Giorgio Parisi,
    Fast Monte Carlo algorithm for supercooled soft spheres,
    Phys. Rev. E 63 (2001) 045102(R).


  • Silvio Franz, Giorgio Parisi,
    On nonlinear susceptibility in supercooled liquids,
    J. Phys. C 12 (2000) 6335.


  • Giorgio Parisi, Frantisek Slanina,
    Toy model for the mean-field theory of hard-sphere liquids,
    Phys. Rev. E 62 (2000) 6554.


  • R. Di Leonardo, L. Angelani, G. Parisi, G. Ruocco,
    Off-Equilibrium Effective Temperature in Monatomic Lennard-Jones Glass,
    Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 6054.



Lavori recenti dei nostri gruppi sulla fisica dei vetri di spin
a temperatura zero (calcoli di stati fondamentali) e a basse temperature:





  • F. Krzakala, J. Houdayer, E. Marinari, O.C. Martin, G. Parisi,
    Zero-temperature responses of a 3D spin glass in a field,
    in stampa su Physical Review Letters.


  • Roberto Mulet, Andrea Pagnani, Giorgio Parisi,
    Against temperature chaos in naive Thouless-Anderson-Palmer equations,
    Phys. Rev. B 63 (2001) 184438.


  • E. Marinari, G. Parisi, F. Ricci-Tersenghi, F. Zuliani,
    On the Use of Optimized Monte Carlo Methods for Studying Spin Glasses,
    J. Phys. A 34 (2001) 383.


  • Marc Mezard, Giorgio Parisi,
    The Bethe lattice spin glass revisited,
    Eur. Phys. J. B 20 (2001) 217.


  • Enzo Marinari, Giorgio Parisi,
    On the Effects of a Bulk Perturbation on the
    Ground State of 3D Ising Spin Glasses
    ,
    Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 3887.


  • Enzo Marinari, Giorgio Parisi,
    On the Effects of Changing the Boundary
    Conditions on the Ground State of Ising Spin Glasses
    ,
    Phys. Rev. B 62 (2000) 11677.


  • Barbara Coluzzi, Enzo Marinari, Giorgio Parisi, Heiko Rieger,
    On the Energy Minima of the SK Model,
    J. Phys. A 33 (2000) 2851.


  • Enzo Marinari, Victor Martín-Mayor, Andrea Pagnani,
    Spin Glass Ordering in Diluted Magnetic Semiconductors: a Monte
    Carlo Study
    ,
    Phys. Rev. B 62 (2000) 4999.



Lavori recenti dei nostri gruppi sulla materia granulare:





  • A. Baldassarri, U. Marini Bettolo Marconi, A. Puglisi, A. Vulpiani,
    Driven granular gases with gravity,
    in corso di pubblicazione su Phys. Rev. E.



  • A. Puglisi, V. Loreto, U. Marini Bettolo Marconi, A. Petri, A. Vulpiani,
    Clustering and Non-Gaussian Behavior in Granular Matter,
    Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 3848.


Lavori recenti dei nostri gruppi sui sistemi caotici e la
turbolenza:






  • L. Biferale, M. Cencini, A. Lanotte, D. Vergni, A. Vulpiani,
    Inverse statistics of smooth signals: the case of two dimensional
    turbulence
    ,
    Phys. Rev. Lett. 87 (2001)124501.


  • M. Abel, L. Biferale, M. Cencini, M. Falcioni, D. Vergni,
    A. Vulpiani,
    An exit-time approach to epsilon-entropy,
    Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 6002.


  • M. Abel, L. Biferale, M. Cencini, M. Falcioni, D. Vergni, A. Vulpiani,
    Exit-Times and epsilon-Entropy for Dynamical Systems,
    Stochastic Processes, and Turbulence
    ,
    Physica D 147 (2000) 12.


  • M. Cencini, M. Falcioni, H. Kantz, E. Olbrich, A. Vulpiani,
    Chaos or Noise - Difficulties of a Distinction,
    Phys. Rev. E 62 (2000) 427.



Testo inglese

We start by noticing that the papers quoted like cond-mat
are preprints, to be published, that can be accessed through the web
site

xxx.lanl.gov

or from Italy
through a faster access with the local mirror

it.arxiv.org.

We will quote here only some of the most important works. We will
mainly quote introductory texts and recent work from our groups. From
the references it will be possible to reconstruct a more complete
picture of the full research field.


We start by suggesting some introductory texts, that can be
useful as an introduction and a guide to the research fields that are
more relevant for our project.




  • Marc Mezard, Giorgio Parisi, Miguel Angelo Virasoro,
    Spin Glass Theory and Beyond
    (World Scientific, Singapore 1987).

  • Giorgio Parisi,
    Field Theory, Disorder and Simulations
    (World Scientific, Singapore 1992).

  • K. H. Fischer, J. A. Hertz,
    Spin Glasses
    (Cambridge University Press, Cambridge, U.K. 1991).

  • K. Binder, P. Young,
    Rev. Mod. Phys. 58 (1986) 801.

  • T. Bohr, M. H. Jensen, G. Paladin, A. Vulpiani,
    Dynamical Systems Approach to Turbulence
    (Cambridge University Press, Cambridge, U.K. 1998)



There is a very nice recent review about optimization and graphs:




Olivier Martin, Remi Monasson, Riccardo Zecchina,
Statistical mechanics methods and phase transitions in
optimization problems
,
cond-mat/0104428

A recent review about complexity:


G. Boffetta, M. Cencini, M. Falcioni, A. Vulpiani,
Predictability: a way to characterize Complexity,
nlin.CD/0101029


Recent works from our groups about problems
os disordered systems and optimization:




  • S. Franz, M. Leone, F. Ricci-Tersenghi, R. Zecchina,
    Exact Solutions for Diluted Spin Glasses and Optimization
    Problems
    ,
    Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 12720.


  • M. Leone, F. Ricci-Tersenghi, R. Zecchina,
    Phase coexistence and finite-size scaling in random combinatorial
    problems
    ,
    J. Phys. A 34 (2001) 4615.


  • S. Franz, M. Mezard, F. Ricci-Tersenghi, M. Weigt, R. Zecchina,
    A ferromagnet with a glass transition,
    Europhys. Lett. 55 (2001) 465.


  • Johannes Berg, Matteo Marsili, Aldo Rustichini, Riccardo Zecchina,
    Statistical mechanics of asset markets with private information,
    To appear on J. Quant. Finance.

    We want to underscore that this paper is one of the first truly
    integrated joint work among physicists and economists. It is one of
    the first cases where ideas developed in the fiel of the statistical
    mechanics of disordered and frustrated systems really influence the
    bulk of important problems in economics.



  • F. Ricci-Tersenghi, M. Weigt, R. Zecchina,
    Simplest random K-satisfiability problem,
    Phys. Rev. E 63 (2001) 26702.



Recent works from our groups about glassy systems:





  • Andrea Cavagna, Irene Giardina, Giorgio Parisi,
    Role of saddles in mean-field dynamics above the glass transition,
    J. Phys. A: Math. Gen. 34 (2001) 5317.


  • Tomas Grigera, Victor Martin-Mayor, Giorgio Parisi, Paolo Verrocchio,
    Vibrational spectrum of topologically disordered systems,
    Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 085502.


  • Tomas Grigera, Giorgio Parisi,
    Fast Monte Carlo algorithm for supercooled soft spheres,
    Phys. Rev. E 63 (2001) 045102(R).


  • Silvio Franz, Giorgio Parisi,
    On nonlinear susceptibility in supercooled liquids,
    J. Phys. C 12 (2000) 6335.


  • Giorgio Parisi, Frantisek Slanina,
    Toy model for the mean-field theory of hard-sphere liquids,
    Phys. Rev. E 62 (2000) 6554.


  • R. Di Leonardo, L. Angelani, G. Parisi, G. Ruocco,
    Off-Equilibrium Effective Temperature in Monatomic Lennard-Jones Glass,
    Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 6054.



Recent works from our groups about
spin glasses at T=0 (ground state computations) and at low T:





  • F. Krzakala, J. Houdayer, E. Marinari, O.C. Martin, G. Parisi,
    Zero-temperature responses of a 3D spin glass in a field,
    in stampa su Physical Review Letters.


  • Roberto Mulet, Andrea Pagnani, Giorgio Parisi,
    Against temperature chaos in naive Thouless-Anderson-Palmer equations,
    Phys. Rev. B 63 (2001) 184438.


  • E. Marinari, G. Parisi, F. Ricci-Tersenghi, F. Zuliani,
    On the Use of Optimized Monte Carlo Methods for Studying Spin Glasses,
    J. Phys. A 34 (2001) 383.


  • Marc Mezard, Giorgio Parisi,
    The Bethe lattice spin glass revisited,
    Eur. Phys. J. B 20 (2001) 217.


  • Enzo Marinari, Giorgio Parisi,
    On the Effects of a Bulk Perturbation on the
    Ground State of 3D Ising Spin Glasses
    ,
    Phys. Rev. Lett. 86 (2001) 3887.


  • Enzo Marinari, Giorgio Parisi,
    On the Effects of Changing the Boundary
    Conditions on the Ground State of Ising Spin Glasses
    ,
    Phys. Rev. B 62 (2000) 11677.


  • Barbara Coluzzi, Enzo Marinari, Giorgio Parisi, Heiko Rieger,
    On the Energy Minima of the SK Model,
    J. Phys. A 33 (2000) 2851.


  • Enzo Marinari, Victor Martín-Mayor, Andrea Pagnani,
    Spin Glass Ordering in Diluted Magnetic Semiconductors: a Monte
    Carlo Study
    ,
    Phys. Rev. B 62 (2000) 4999.



Recent works from our groups about granular matter:





  • A. Baldassarri, U. Marini Bettolo Marconi, A. Puglisi, A. Vulpiani,
    Driven granular gases with gravity,
    in corso di pubblicazione su Phys. Rev. E.



  • A. Puglisi, V. Loreto, U. Marini Bettolo Marconi, A. Petri, A. Vulpiani,
    Clustering and Non-Gaussian Behavior in Granular Matter,
    Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 3848.


Recent works from our groups about
turbolence and chaotic systems:






  • L. Biferale, M. Cencini, A. Lanotte, D. Vergni, A. Vulpiani,
    Inverse statistics of smooth signals: the case of two dimensional
    turbulence
    ,
    Phys. Rev. Lett. 87 (2001)124501.


  • M. Abel, L. Biferale, M. Cencini, M. Falcioni, D. Vergni,
    A. Vulpiani,
    An exit-time approach to epsilon-entropy,
    Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 6002.


  • M. Abel, L. Biferale, M. Cencini, M. Falcioni, D. Vergni, A. Vulpiani,
    Exit-Times and epsilon-Entropy for Dynamical Systems,
    Stochastic Processes, and Turbulence
    ,
    Physica D 147 (2000) 12.


  • M. Cencini, M. Falcioni, H. Kantz, E. Olbrich, A. Vulpiani,
    Chaos or Noise - Difficulties of a Distinction,
    Phys. Rev. E 62 (2000) 427.



3.3 Descrizione del Progetto di Ricerca


Testo italiano

In questi anni sono stati fatti notevoli progressi nello studio di
sistemi "fortemente" disordinati. Molti di questi progressi si basano
sul metodo delle repliche e/o su tecniche nuove (per esempio studio
della dinamica debolmente fuori dall'equilibrio), ispirate al metodo
delle repliche. Inoltre usando l'idea fruttuosa della stabilita`
stocastica, si sono ottenute molte relazioni che non dipendono dai
dettagli del sistema, relazioni che sono state in parte verificate
numericamente e attendono una verifica (o una sconfessione)
sperimentale che non dovrebbe tardare a venire.

Questa maggiore comprensione del metodo delle repliche ha permesso
l'estensione dei risultati originariamente ottenuti nel caso di
sistemi con disordine congelato (quenched) a sistemi con disordine
puramente strutturale, per esempio i vetri.

La validita' di questo punto di vista in entrambi i casi non e'
completamente acquisita e per arrivare a conclusioni al di la' di ogni
ragionevole dubbio e` necessario un grande sforzo sia dal lato
analitico, che dal lato computazione e dal lato sperimentale. In
questo campo le simulazioni numeriche giocano, per alcuni versi, anche
un ruolo integrativo e qualche volta sostitutivo degli esperimenti,
che possono esser molto difficili a realizzare. L'aspetto che ci preme
sottolineare e' quello guida, in cui simulazioni numeriche anticipano
ed strutturano la preparazione e la realizzazione di veri
esperimenti. Questo e' gia' avvenuto di recente, ad esempio, con la
misura di lunghezze di correlazione in cui una divergenza come
funzione del tempo e' stata notata prima numericamente e poi misurata
in esperimenti. Una possibilita' auspicabile e' che lo stesso
meccanismo si verifichi per le misure delle violazioni del teorema di
fluttuazione e dissipazione che possono esser messe sotto un ottimo
controllo teorico e numerico e per le quali sono in corso di
preparazione raffinati esperimenti.

Lo studio della dinamica fuori dell'equilibrio e` uno degli strumenti
necessari per raggiungere una maggiore comprensione teorica nel caso
dei sistemi disordinati ed e` anche un problema di grande interesse
nel caso dei sistemi ordinati: basti pensare all'equazione di KPZ per
la crescita delle superfici, per la quale il comportamento degli
esponenti critici come funzione delle dimensionalita` rimane ancora
elusivo.

Anche nel campo della turbolenza sviluppata sono stati fatti progressi
sostanziali: la multifrattalita` delle distribuzioni di velocita`
sembra essere ormai un fatto acquisito (specialmente come conseguenza
della validita' di relazioni di scala come la legge dell'extended self
similarity). Manca tuttavia una teoria soddisfacente che permetta il
calcolo analitico degli esponenti critici a partire da principi primi.

I risultati principali che ci proponiamo di ottenere sono
schematicamente i seguenti.

SISTEMI CON DISORDINE QUENCHED

a) Ottenere maggiori dettagli sulla struttura delle fasi nella regione
di bassa temperatura in modelli finito-dimensionali, con particolare
riguardo alle relazioni di ultrametricita'. Abbiamo anche intenzione
di utilizzare a questo scopo nuove tecniche per trovare lo stato
fondamentale di sistemi con un gran numero di gradi di liberta'.

b) Ottenere risultati analitici e numerici sul problema della K
soddisfabilita', sia su proprieta' generali del paesaggio in energia,
sia sui valori dei parametri che caratterizzano la transizione di
fase. Un simile studio dovrebbe anche effetuarsi nel caso dei turbo
codes.

VETRI STRUTTURALI

a) Arrivare ad una comprensione teorica dei processi attivati
termicamente nella regione di bassa temperatura (vicino alla
transizione vetrosa) sia mediante lo studio delle loro proprieta` per
mezzo di simulazioni numeriche, sia sviluppando metodi analitici
basati sulla teoria delle repliche.

b) Confrontare i risultati ottenuti finora per vetri fragili con le
proprieta' di vetri duri (tipo silica).

c) Effettuare il calcolo analitico dello spettro dei modi normali
istantanei e delle funzioni di struttura dinamiche in sistemi
realistici tipo Argon liquido sottoraffreddato.

DINAMICA FUORI DALL'EQUILIBRIO

Continuare lo studio dei processi dinamici, e delle violazioni del
teorema di fluttuazione e dissipazione, nei sistemi disordinati,
cercando di evidenziare le caratteristiche che piu' si prestano ad un
possibile confronto con i futuri dati sperimentali. Questo studio
verra' effettuato sia su sistemi con disordine quenched, sia su
sistemi Lennard Jones privi di disordine quenched. Il confronto dei
risultati ottenuti in questi casi con quelli "debolemente" disordinati
(per esempio Ising ferromagnetico diluito) dovrebbe essere
estremamente istruttivo. Quest'analisi e' uno dei punti chiave del
nostro progetto.

TURBOLENZA E TRASPORTO NEI FLUIDI

Attraverso tecniche di teoria dei campi, di teoria dei sistemi dinamici
e simulazioni numeriche saranno studiate le proprieta' degli scalari passivi.
Si indaghera' l'andamento a piccola scala di funzioni di
struttura (in particolare l'esistenza di scaling anomalo);
l'effetto combinato di reazione, diffusione e avvezione
nella propagazione di fronti in sistemi con campi di velocita'
laminari e turbolenti; il trasporto e la diffusione per campi di
velocita' di interesse geofisico.

CAOS E COMPLESSITA'

Ci sono molti sistemi con stati discreti in cui il comportamento non e' banale quando il numero di stati possibili diverge. In questi casi intendiamo studiare il limite del continuo applicando metodi mutuati dalla teoria dell'informazione.
Sara' essenziale affrontare il problema con
un'analisi a scala finita (cioe' con un "coarse graining"
del sistema) e l'utilizzo di automi cellulari non deterministici,
in modo da evitare la periodicita' che necessariamente appare
in sistemi deterministi a stati discreti.


Testo inglese
In the last years many progresses have been done in the study of
"strongly" disordered systems. Many progresses are based on the
replica method and/or on new techniques (e.g. study of the weakly
off-equilibrium dynamics) which take inspiration from the replica
method. Moreover using the fruitful approach based on stochastic
stability, many relations have been obtained, which do not depend on
the details of the systems; these relations have been partially
verified numerically and their experimental proof (or rebuttal) should
not wait too long.

The better understanding of the replica method has allowed us to
extend the results (originally obtained for systems with quenched
disorder) to systems with only structural disorder, e.g. glasses.

The soundness of this approach in both case still needs more evidence
and in order to arrive to final conclusions, we need a great analytic,
computational and experimental effort.

In this field, numerical simulations play, in some sense, also a role
of integration and sometimes even of replacement for experiments that
are very difficult to realize. We want to stress the driving role of
numerical simulations, where they anticipate and organize the
preparation and the realization of different experiments. This has
happened recently, for example, with measurements of correlation
lengths where a divergence as a function of time has been noticed
first numerically and then in experiments. A possibility that we would
like is that the same mechanism will be at work for measurements of
the violations of the fluctuation-dissipation theorem, that can be put
under very good numerical and theoretical control, and for which are
already under preparation very sophisticated experiments.

The study of off-equilibrium dynamics is one of the main theoretical
tools in the field of disordered systems. It is also very interesting
in the case of ordered systems: the problem of the qualitative
behaviour (as function of the dimension) of the critical exponents
associated to the KPZ equation for surface growth is still open.

Many progresses have been done also in the study of fully developed
turbulence. Using the extended self similarity law, it is now proved
that the experimental (and the numerical) velocity distributions have
a multifractal behaviour. We still need a satisfactory theory which
should allow us to compute the critical exponents starting from first
principles.

We main results we hope to obtain are the following:

SYSTEMS WITH QUENCHED DISORDER

a) We want to clarify more details on the phase structure in the low
temperature region in finite dimensional models. Among other things we
are very interested to ultrametricity relations. We also want to use
in this respect new techniques that allow to determine the ground
state of systems with a large number of degrees of freedom.

b) We also plan to study in good detail, both from a numerical and an
analytical point of view, the problem of K-satisfiability. We hope to
get exact results for the thermodynamical behavior of the system and
for the features of the phase transition, and to compare them to the
results of numerical simulations. We plan to do a similar study also
on the statistical mechanics of turbo codes

STRUCTURAl GALASSES

a) To apply ideas of spontaneous replica symmetry breaking to the
study of glassy systems and in particular to the study of activated
processes in the low T region (close to the glassy transition), We
also plan to obtain information on these processes from numerical
simulations

b) We also want to compare results obtained for fragile glasses with
the properties of strong glasses (silica like).

c) One more point on which we hope to obtain substantial progresses is
the computation of the spectrum of instantaneous normal modes and of
the dynamical structure functions in realistic systems like
supercooled liquid Argon.

OFF-EQUILIBRIUM DYNAMICS

a) We want to continue the study of dynamical processes, and of
violations of the fluctuation-dissipation theorem in disordered
systems, trying to make clear the features that could be more useful
in order to compare the theoretical results with experimental
data. This will be done in the case of systems with quenched disorder
and in the case of Lennard-Jones systems, where no quenched disorder
is present. The comparison of the results obtained in this case with
those of "weakly" disordered systems should be very interesting. The
analysis of out of equilibrium properties is one of the key points.

* TURBULENCE AND TRANSPORT IN FLUIDS

The properties of passive scalars will be investigated with techniques
of field theory, of dynamical systems and by means of numerical
simulations. We will study the small scale behaviour of structure
functions (in particular for the existence of the anomalous scaling);
the combined effects of the reaction, diffusion and advection in front
propagation in systems stirred by laminar and turbulent velocity
fields; the transport and the diffusion in velocity fields of
geophysical interest.

CHAOS AND COMPLEXITY

There are many systems with discrete states that have a non trivial behavior when the number of states diverges. In these cases we want to study the continuum limit by applying methods borrowed from information theory. It will be mandatory to face the problem using a finite scale analysis (i.e. with a coarse graining of the systems) and using non deterministic cellular automata, in such a way one can avoid the trivial periodicity present in deterministic discrete states systems.


3.3.1 Tabelle riassuntive dell'articolazione in attività
Tabella sinottica della distribuzione dei mesi/uomo per attività (mesi/uomo)

Responsabile scientifico dell'UR  Attività:
n.01
Attività:
n.02
Attività:
n.03
TOTALE
1.   PARISI GIORGIO 125  71  0  196
2.   FRANZ SILVIO 0  0  66  66
  TOTALE 125  71  66  262



Tabella sinottica della distribuzione dei costi complessivi per attività (MLit)

Responsabile scientifico dell'UR  Attività:
n.01
Attività:
n.02
Attività:
n.03
TOTALE
1.   PARISI GIORGIO 876 
(452.42 KEuro)
 
379 
(195.74 KEuro)
 
0 
(0.00 KEuro)
 
1.255 
(648.15 KEuro)
2.   FRANZ SILVIO 0 
(0.00 KEuro)
 
0 
(0.00 KEuro)
 
526 
(271.66 KEuro)
 
526 
(271.66 KEuro)
  TOTALE 876 
(452.42 KEuro)
 
379 
(195.74 KEuro)
 
526 
(271.66 KEuro)
 
1.781 
(919.81 KEuro)

3.3.2 Descrizione delle attività
Attività 1


Durata (mesi) 24 
Durata (mesi/uomo) 125 
Costo totale previsto 876 
(452.42 KEuro)
 


Descrizione


Testo italiano

Quest'attivita' si occupera' della parte piu' fenomenologica delle ricerche descritte nel testo. Cerchera' di elaborare nuove idee sulla natura dello stato vetroso, di descrivere la fisica di basse temperature dei materiali di tipo vetro di spin, di caratterizzare le dinamiche vetrose lente.


Testo inglese
This activity will be involved with the most fenomenological part of the researches described in our text. It will try to find new ideas about the nature of the glassy state, to describe new ideas on the nature of the glassy state, to describe the low temperature physics of the spin glass like materials, to caracterize the slow glassy dynamics.


Risultati attesi


Testo italiano

Come descritto nel testo, nuove idee sullo stato amorfo, sui vetri di spin e sulle dinamiche lente. Speriamo di riuscire a stabilire una precisa caratterizzazione della fase di basse temperatura dei vetri di spine dei vetri. Si veda il punto 3.1 per dettagli.


Testo inglese
As described in the text, new ideas about the amorphouos state, about spin glasses and slow dynamics. We hope to establish a precise characterization of the low T phase of spin glasses and of glasses.
See point 3.1 for details.


Strutture di ricerca impegnate e relativi compiti

Responsabile scientifico Mesi/uomo Costo (ML) Note
1. PARISI GIORGIO   125  876 
(452.42 KEuro)
 
Vetri e Vetri di Spin. 
     125  876 
(452.42 KEuro)
 
  


Attività 2


Durata (mesi) 24 
Durata (mesi/uomo) 71 
Costo totale previsto 379 
(195.74 KEuro)
 


Descrizione


Testo italiano

Come descritto nel testo (si veda il punto 3.2-3.3 per dettagli) ci occuperemo dello studio del ruolo della complessita' nei fenomeni di tipo turbolenza e trasporto nei fluidi. Studieremo anche il comportamento di sistemi caotici.


Testo inglese
As described in the text (see point 3.2-3.3 for details) we will study the role of complexity in phenomena like turbolence and transport in fluids. We will also try to characterize chaotic systems.


Risultati attesi


Testo italiano

Speriamo fra l'altro di riuscire a caratterizzare le proprieta' statistiche a piccola scala di campi turbolenti con tecniche di teoria dell'informazione, sistemi dinamici e della teoria dei campi. Si veda il punto 3.1 per questo obiettivo e gli obiettivi connessi (fra cui quelli relativi ai sistemi caotici).


Testo inglese
We hope among other to be able to characterize the small scale statistical properties of turbolent fields by using techniques of information theory, dynamical systems and field theory. See point 3.1 for this and connected objectives (among these the ones related to chaotic systems).


Strutture di ricerca impegnate e relativi compiti

Responsabile scientifico Mesi/uomo Costo (ML) Note
1. PARISI GIORGIO   71  379 
(195.74 KEuro)
 
Turbolenza e Chaos. 
     71  379 
(195.74 KEuro)
 
  


Attività 3


Durata (mesi) 24 
Durata (mesi/uomo) 66 
Costo totale previsto 526 
(271.66 KEuro)
 


Descrizione


Testo italiano

Si vedano i punti 3.2-3.3 per dettagli. Ci occuperemo di "varie complessita'". Abbiamo in mente DNA, RNA e proteine, biofisica e bioinformatica, genomica, modelli di mercati economici, problemi di tipo K-SAT, usando tecniche di meccanica statistica dei sistemi disordinati.


Testo inglese
For details see points 3.2-3.3. We will work on "complexities" of various types. We have in mind DNA, RNA, proteins, biophysics and bioinformatics, genomics, models of economic markets, K-SAT like problems, using techniques of statistical mechanics of disordered systems.


Risultati attesi


Testo italiano

Si veda il punto 3.1. Speriamo ad esempio di poter lavorare in contatto con biologi, e di stabilire nuove evidenze sulla fase di basse temperature di DNA e RNA.Speriamo di poter qualificare in modo accurato vari comportamenti di mercati con agenti interagenti.


Testo inglese
See point 3.1. We hope to be able to work in close contact with biologists, and for example to be able to establish new evidences on the low T phase of DNA and RNA. We hope to be able to qualify in an accurate way different behaviors of markets with interacting agents.


Strutture di ricerca impegnate e relativi compiti

Responsabile scientifico Mesi/uomo Costo (ML) Note
1. FRANZ SILVIO   66  526 
(271.66 KEuro)
 
Complessita' e disordine. 
     66  526 
(271.66 KEuro)
 
  



3.4 Elementi per la valutazione globale dell'impatto dei risultati conseguiti nel contesto scientifico nazionale ed internazionale


Testo italiano

Visto che stiamo proponendo una ricerca in fisica teorica, ci aspettiamo un
flusso relativamente costante di pubblicazioni su riviste
internazionali di alto prestigio (ad esempio J. Phys. A,
Nucl. Phys. B, Europhys. Lett., Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. ). La
pubblicazione sara' normalmente preceduta da invio del "preprint" ai
database nati a Los Alamos (ed ospitati alla SISSA per quel che
riguarda l'Italia).

Le commissioni valutatrici, indipendentemente dall'analisi diretta del
valore scientifico dei risultati raggiunti, potranno ottenere
informazioni ulteriori sul giudizio della comunita` scientifica sul
nostro lavoro esaminando agevolmente il flusso di queste pubblicazioni
insieme ad un'analisi dei fattori di impatto delle riviste utilizzate
(che saranno tutte con referees anonimi). Ci aspettiamo anche di
presentare i nostri risultati a congressi internazionali conuna certa
sistematicita'. Ovviamente sara' cruciale che le varie tematiche che
abbiamo discusso portino tutte a risultati di rilievo (e quindi
pubblicati su riviste internazionali). Sara' interessante anche, per
le commissione valutatrici, esaminare quanto il nostro lavoro sara'
stato citato da altri ricercatori del campo.

Teniamo anche molto al contributo che i giovani sapranno dare ai
nostri progetti. Riteniamo importante che le commissioni valutatrici
guardino in modo dettagliato al successo che avremo avuto
nell'inserimento dei giovani ricercatori all'interno delle nostre
ricerche: abbiamo in mente sia i post-doc gia' inseriti nel progetto
sia quelli che intendiamo assumere con i finanziamenti FIRB. La
quantificazione del nostro successo nell'aiutare giovani scienziati di
valore a maturarsi dovra' essere un punto essenziale della procedura
valutativa.


Testo inglese
Our research is a theoretical one and we are looking for a constant
fluxof publications on high prestige international reviews (e.g
J. Phys. A, Nucl. Phys. B, Europhys. Lett., Phys. Rev. Lett.,
Phys. Rev.). Before publication preprints will be sent to the Los
Alamos archive (with a mirror in Italy at Sissa).

The evaluation commission, independently from a direct scientific
analysis of the obtained results, may get information of the judgment
of the scientific community on our work by monitoring the flux of
these publicationsand making an analysis of the impact factor of the
reviews used (which are based on the anonymous referees system). We
plan to present our results to international meetings in a systematic
way. Obviously it will be crucialthat all the different problems
studied will bring to important results and will be published on
international reviews. It will be also interesting (for the evaluation
scommission) to monitor the presence of our papers on the citation
index.

We also believe that a large importance has to be given to the
contributions that young researchers will be able to give to our
projects. We believe it is important that the evaluating boards will
look in a detailed way to the success that we will have had in having
young researchers working with our groups and producing relevant
results. We have in mind both the post-doctoral fellows that are
already working with us and the ones we plan to hire with the FIRB
funds. Quantifying our success in helping young scientists of high
level to mature should be an essential point of the evaluation
procedure.

Parte IV "Dati riassuntivi"

4.1 Riassunto Spese delle Unità di Ricerca

Responsabile Scientifico Spesa A
(MLit)
Spesa B
(MLit)
Spesa C
(MLit)
Spesa D
(MLit)
Spesa E
(MLit)
Spesa F
(MLit)
TOTALE
1. PARISI GIORGIO   935  
(482.89 KEuro)
 
60  
(30.99 KEuro)
 
100  
(51.65 KEuro)
 
80  
(41.32 KEuro)
 
80  
(41.32 KEuro)
 
0  
(0.00 KEuro)
 
1255 
(648.15 KEuro)
2. FRANZ SILVIO   346  
(178.69 KEuro)
 
0  
(0.00 KEuro)
 
60  
(30.99 KEuro)
 
120  
(61.97 KEuro)
 
0  
(0.00 KEuro)
 
0  
(0.00 KEuro)
 
526 
(271.66 KEuro)
     1281 
(661.58 KEuro)
 
60 
(30.99 KEuro)
 
160 
(82.63 KEuro)
 
200 
(103.29 KEuro)
 
80 
(41.32 KEuro)
 
0 
(0.00 KEuro)
 
1781 
(919.81 KEuro)

Legenda Voce di spesa (DM. 199 Ric. del 08/03/01; art.6, c.6):
4.2 Costo complessivo della Proposta Progettuale risorse disponibili

Responsabile Scientifico RD+RA
(MLit)
Risorse finanziarie richieste al MIUR
(MLit)
Costo totale della proposta progettuale
(MLit)
1. PARISI GIORGIO   655  
(338.28 KEuro)
 
600  
(309.87 KEuro)
 
1255  
(648.15 KEuro)
 
2. FRANZ SILVIO   226  
(116.72 KEuro)
 
300  
(154.94 KEuro)
 
526  
(271.66 KEuro)
 
     881 
(455.00 KEuro)
 
900 
(464.81 KEuro)
 
1781 
(919.81 KEuro)
 


  MLit
Costo complessivo della Proposta Progettuale 1781 
(919.81 KEuro)
 
Risorse complessivamente disponibili all'atto della domanda (RD) 881 
(455.00 KEuro)
 
Risorse complessivamente acquisibili (RA) 0 
(0.00 KEuro)
 
Risorse totali (RD+RA) 881 
(455.00 KEuro)
 
Risorse finanziarie complessive richieste al MIUR 900 
(464.81 KEuro)
 


4.3 Costo minimo per garantire la possibilità di verifica dei risultati

(MLit)1.581 
(816.52 KEuro)
 


Si ricorda che la somma di risorse disponibili (o acquisibili) deve essere non inferiore al 30% del costo totale ammissibile del progetto.

(per la copia da inviare per raccomandata o da consegnare all'accettazione del MIUR e per l'assenso alla diffusione via Internet delle informazioni riguardanti i progetti finanziati e la loro elaborazione necessaria alle valutazioni; legge del 31.12.96 n°675 sulla "Tutela dei dati personali")


Certifico, sotto la mia personale responsabilità, di aver ottenuto regolare autorizzazione dal rappresentante legale dell'ente di mia appartenenza, nonchè degli enti di tutte le altre Unità di Ricerca.


Firma del Coordinatore .............................   Data 01/10/2001 00:04:25 


Firma del Rappresentante legale .............................    


.