Alfio Quarteroni: “Ero un contadino, ora faccio il matematico. Dalla mia equazione è nato il cuore perfetto”

Per Alfio Quarteroni la matematica è un battito del cuore. O una barca che plana sull’onda, un’azione perfetta della squadra del cuore o un colpo d’ali che fa volare «su mondi ideali costruiti con l’immaginazione. Basta rispettare la sua logica e lei ti porterà verso astrazioni al limite della poesia o forme geometriche bellissime come le conchiglie».

A 72 anni, da poco in pensione, ha lasciato gli aspetti più legati al dovere della docenza al Politecnico di Milano e a quello di Losanna e si concentra sul piacere della ricerca. Porta avanti quello che è considerato il suo capolavoro: il modello matematico del cuore. «Quest’organo pazzesco è tutto qui» dice mostrando una pagina di equazioni. «È evidente che la vita è un miracolo». Accademico dei Lincei, si è ritagliato di recente una giornata romana per discutere con i colleghi di intelligenza artificiale. «Mi permetto anche di fare il nonno. No, niente insegnamenti formali. Spiegherò ai miei tre nipoti che la matematica non è formule, calcoli e meccanicismi, ma astrazione e libertà di immaginare».

Il bernoccolo per la matematica l’ha avuto fin da bambino?

«Fin da bambino facevo il contadino, con mio padre e mio fratello. Nella scuola di Ripalta Cremasca, dove sono nato, non si insegnava pressoché nulla. Ma i miei voti erano buoni e quando arrivai all’esame di terza media il presidente della commissione mi chiese in quale liceo mi sarei iscritto. Andrò nei campi, risposi. Lui protestò e chiese un colloquio con mio padre. Nella mia rozzezza risposi che mio padre non aveva tempo. Lui mi raccomandò di parlargli e di farmi iscrivere al liceo».

Andò così?

«Non so come trovai il coraggio di parlare a mio padre. All’epoca i figli non si permettevano confidenze. Lui restò in silenzio. Dopo una settimana mi comunicò che avrei frequentato ragioneria per lavorare in banca. Il giorno della maturità avevo già il contratto con una filiale locale, ma di nuovo il presidente di commissione mi chiese in quale facoltà mi sarei iscritto. Deplorò la scelta della banca e mi mise in crisi. Non volevo rinunciare al mio lavoro».

Come finì?

«Accettai la sfida, ma la volli portare al massimo livello. Avrei studiato la materia che conoscevo meno, la matematica. Quando misi piede in facoltà a Pavia mi accorsi di non capire nulla. Qualche stella iniziò ad accendersi in cielo con il passare delle settimane. A Natale ero perdutamente innamorato. Fui il primo del mio corso a laurearmi».

Sul suo computer c’è un cuore che batte. Cosa vuol dire creare un modello matematico del cuore?

«Il cuore è un organo pazzesco. Più lo conosci più ti rendi conto di quanto la vita sia miracolosa. Ogni secondo, un punto del muscolo cardiaco è raggiunto da un impulso che genera un campo elettrico. La differenza di potenziale che si crea attraverso le membrane delle cellule genera una forza che fa contrarre i cardiomiociti, nessuno escluso. Il sangue subisce questa deformazione meccanica. La sua pressione costringe le valvole ad aprirsi e chiudersi in momenti precisi. Il sangue viene così spinto nei polmoni e nel sistema circolatorio. Ogni processo – alcuni durano un decimillesimo di secondo – viene descritto da equazioni matematiche. Dentro c’è elettricità, meccanica, fluidodinamica, biologia. La sfida è pazzescamente complessa dal punto di vista fisico e orrendamente difficile da quello matematico».

Ma non basterebbe una tac?

«Una tac osserva un singolo cuore. La matematica ne comprende il funzionamento e rappresenta con equazioni un modello universale di cuore. L’organo che batte sul mio schermo può essere sottoposto a un intervento chirurgico, sapendo in anticipo quali saranno gli effetti. Posso prevedere cosa accadrebbe al flusso del sangue se si ostruisse una coronaria o si danneggiasse una valvola. È la differenza fra osservare e capire. Se in mare vedi un’onda, la matematica ti sa spiegare dove è nata e dove andrà».

A proposito di onde, con la sua matematica ha dato forma allo scafo di Alinghi, la barca a vela svizzera che ha vinto due Coppe America. Ci ha fatto un giro sopra?

«Non mi sono sentito benissimo. Tutta quella velocità, la rapidità delle manovre, bisogna esserci abituati. È stata però una sfida appassionante. Abbiamo creato un modello matematico di scafo, vele, vento e onde. Abbiamo individuato la forma ottimale per poi costruirla. Si è lavorato con l’adrenalina, cosa non usuale per noi accademici».

Ha seguito Luna Rossa?

«Mi è dispiaciuto della sua sconfitta, sono diventato un tifoso di vela».

Usa la matematica per altri sport?

«Ho lavorato a scafi da canottaggio, costumi per il nuoto ispirati alla pelle degli squali, tattiche per pallavolo e calcio».

Cosa c’entra il calcio?

«Punti una telecamera su ogni giocatore e segui il loro movimento nelle tre dimensioni. Con 30 immagini al secondo, alla fine della partita hai 10 milioni di informazioni. L’intelligenza artificiale ti saprà indicare i tipi di azione più efficaci».

Usa l’intelligenza artificiale?

«Sì. Per simulare un battito del cuore da un secondo il supercomputer del Cineca di Bologna impiega 4 ore. Con l’intelligenza artificiale scendiamo a 10 minuti. Non conosciamo i suoi limiti, né i rischi, perché è del tutto immateriale, governata da algoritmi. Sappiamo solo che trasformerà il mondo e nessuno potrà tirarsene fuori. Diciamo che abbiamo avuto in regalo una Ferrari. Non possiamo trattenerci dall’usarla, ma un corso di guida sicura prima non ci farebbe male».