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Salvatore Di Gregorio

Modellizzazione e simulazione di frane e colate di lava con automi cellulari ed algoritmi genetici: applicazioni su macchine parallele e risultati


Università della Calabria - Dip. di Matematica - Center of High-Performance Computing


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     Full text: PPT
     Last modified: February 18, 2005

Abstract
Gli Automi Cellulari (AC) sono uno dei primi modelli di Calcolo Parallelo. Essi sono in grado di modellare sistemi naturali ed artificiali, la cui evoluzione globale può essere ragionevolmente descritta in termini di interazioni locali fra le parti componenti.
Si illustreranno le metodologie sviluppate dal gruppo di ricerca interdisciplinare Empedocles su base semi-empirica per la modellizzazione e la simulazione numerica di fenomeni complessi macroscopici del tipo ''flussi di superficie'', quali le colate di lava e frane del tipo colate di detrito e di fango.
Saranno evidenziate in particolare le soluzioni adottate relativamente al problema della individuazione / ottimizzazione dei parametri, che influiscono in maniera determinante sull'affidabilità nell'utilizzo di tali modelli altamente non lineari per scopi predittivi. Gli Algoritmi Genetici sono stati scelti come strumento di ottimizzazione dei parametri, con risultati significativi, utilizzando ambienti di calcolo parallelo, costituiti da cluster di processori.
Verranno esibiti alcuni risultati su casi reali del metodo applicato, specificamente alcune colate di lava durante le eruzioni Etnee del 2001 e del 2002 ed alcune delle frane verificatesi a Sarno nel 1998.

Parole chiave: automi cellulari, algoritmi genetici,calcolo parallelo, modellizzazione e simulazione,fenomeni complessi macroscopici, colate di lava, colate di detrito


Pubblicazioni del gruppo di ricerca EMPEDOCLES sugli argomenti trattati
Maria Vittoria Avolio and Salvatore Di Gregorio - A Cellular ''Blocks'' Model for Large Surface Flows and Applications to Lava Flows - Editors: Peter M. A. Sloot, Bastien Chopard, Alfons G. Hoekstra, Proceedings of Cellular Automata: 6th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry, ACRI 2004, Amsterdam, The Netherlands, October 25-28, 2004, pp 415-424.
Avolio, M. V., Di Gregorio, S., Mantovani, F., Pasuto, A., Rongo, R., Silvano, S., and Spataro W., 2000, Simulation of the 1992 Tessina landslide by a cellular automata model and future hazard scenarios, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformatics, 2(1):41-50.
Crisci, G. M., Di Gregorio, S., Rongo, R., and Spataro, W,. 2004, Revisiting the 1669 Etnean eruptive crisis using a cellular automata model and implications for volcanic hazard in the Catania area, Journal of Vulcanogy and Geothermal Research, 123 (2-3):253-267.
Crisci, G. M., Di Gregorio, S., Rongo, R., and Spataro, W,. 2003, SCIARA, a model for simulation of Etnean lava flows: real case applications, Journal of Vulcanogy and Geothermal Research, 132(1-1):211-230.
Crisci, G. M., Di Gregorio, S., Rongo, R., M, Spataro - Application of the Cellular Automata Model SCIARA to the 2001 Mt. Etna Crisis – in Mt. Etna: Volcano Laboratory 2004 Geophysical Monograph Series Volume 143 Edited by Alessandro Bonaccorso, Sonia Calvari, Mauro Coltelli, Ciro Del Negro, Susanna Falsaperla pp 343-356.
D'Ambrosio, D., Di Gregorio, S., Iovine, G., 2003b, Simulating debris flows through a hexagonal cellular automata model: SCIDDICA S3-hex, Natural Hazards and Earth System Sciences 3:545-559.
D. D'Ambrosio, S. Di Gregorio, G. Iovine, 2005, Applying genetic algorithms for calibrating a hexagonal cellular automata model for the simulation of debris flows characterised by strong inertial effects, Geomorphology in press.
Di Gregorio, S., and Serra, R., 1999, An empirical method for modelling and simulating some complex macroscopic phenomena by cellular automata, Future Generation Computer Systems 16: 259-271.
S. Di Gregorio, R. Rongo, C. Siciliano, M. Sorriso-Valvo, W. Spataro - Mount Ontake landslide simulation by the cellular automata model SCIDDICA-3 - Physics and Chemistry of the Earth (A), Vol.24 No.2 pp.97-100, 1999.
Iovine, G., Di Gregorio, S., and Lupiano, V., 2003, Debris-flow susceptibility assessment through cellular automata modeling: an example from 15–16 December 1999 disaster at Cervinara and San Martino Valle Caudina (Campania, southern Italy), Natural Hazards and Earth System Sciences 3:457-468.

Appendices
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