Il presente articolo rappresenta uno dei risultati di un progetto di ricerca congiunto tra diversi esperti provenienti da diversi contesti lavorativi. Può cortesemente riassumere gli obiettivi principali di questo progetto di ricerca e di eventuali progetti correlati a cui sta lavorando? Perché a Suo parere è importante la collaborazione nella ricerca in questo settore?

Negli ultimi anni ho iniziato a collaborare con un gruppo di ricercatori che comprende esperti in matematica applicata, biologia, economia. L’obiettivo principale del nostro progetto di ricerca è lo studio interdisciplinare dell’impatto delle attività economiche sull’ambiente (e, di conseguenza, sul benessere delle popolazioni) e delle strategie che i governi (o autorità preposte che chiameremo “regolatori”) possono adottare per far fronte al problema, eventualmente interagendo tra loro.

In particolare, intendiamo studiare l’impatto delle attività economiche da quattro diversi punti di vista:

I) l’effetto dell’inquinamento “locale” (cioè le emissioni dannose che colpiscono direttamente le persone e l’ambiente);

II) l’effetto dell’inquinamento “globale” (CO2 e altri gas serra che hanno un effetto indiretto sulle popolazioni attraverso il cambiamento climatico);

III) l’effetto della perdita di biodiversità in quanto la nostra specie “homo sapiens” ha portato all’estinzione di circa 1/3 delle specie in cinque secoli (quella che oggi viene chiamata la sesta estinzione di massa).

IV) l’effetto di una maggiore probabilità di pandemie come il Covid-19.

Le caratteristiche principali del nostro approccio sono:

– formulare e studiare modelli matematici per i suddetti problemi, utilizzando nuove tecniche matematiche avanzate di recente sviluppo, in particolare “Controllo Ottimale in Dimensione Infinita”, “Giochi Differenziali” e “Giochi a Campo Medio”;

– simulare e testare tali modelli utilizzando dati reali come quelli delle recenti pandemie;

– formulare suggerimenti per i decisori politici, sulla base dello studio di cui sopra, ad es. riguardo all’efficacia degli accordi sul clima.

Tali problemi sono attualmente studiati da molti ricercatori in tutto il mondo. La principale novità del nostro approccio consiste nel mettere insieme alcuni recenti progressi della matematica applicata con le conoscenze aggiornate in economia e biologia.

Tale progetto può essere realizzato solo con il contributo di scienziati con background diversi e complementari (matematica applicata, biologia, economia). Solo così è possibile raggiungere la frontiera della conoscenza effettiva e sfruttare le connessioni tra diversi punti di vista.

Il nostro paper è uno dei primi in questo ampio progetto e riguarda il punto I) di cui sopra, ovvero l’inquinamento “locale”.

Nel Suo articolo studia la determinazione congiunta dell’investimento ottimale e del disinquinamento ottimale in un quadro spazio-temporale in cui l’inquinamento è transfrontaliero e controllato a livello globale.

Partendo dagli assunti specifici del regolatore in base ai quali la produzione genera inquinamento – che è dannoso per il benessere della popolazione – e l’inquinamento fluisce attraverso lo spazio in un processo di diffusione, quali sono i principali risultati della Sua ricerca? In particolare, quali sono gli aspetti chiave che il regolatore deve considerare per adottare la politica ottimale alle condizioni analizzate?

L’inquinamento “locale” derivante dalla produzione si diffonde sul territorio col tempo.  Il regolatore deve individuare una politica di produzione/disinquinamento che armonizzi la crescita economica con il benessere della popolazione.

Nell’articolo studiamo un modello di tale situazione. La principale novità, rispetto alla letteratura precedente, sta nel fatto che il modello permette di considerare contesti più realistici in cui la distribuzione degli inquinanti e della popolazione varia considerevolmente nello spazio (la cosiddetta “eterogeneità geografica” del territorio).

Il nostro lavoro può quindi aiutare a prevedere qualitativamente e quantitativamente l’effetto a medio e lungo termine delle strategie di produzione/disinquinamento individuate dal regolatore tenendo conto dell’aspetto chiave dell’eterogeneità geografica. Per questo può diventare un utile strumento a disposizione del regolatore e può essere utile per evitare, in futuro, problemi ambientali o di salute pubblica come quelli che riscontriamo in molti luoghi d’Italia (es. Taranto).

Entrando più nello specifico, la diffusione spazio-temporale degli agenti inquinanti viene modellizzata utilizzando una classica equazione alle derivate parziali (EDP) del secondo ordine. La soluzione di essa può essere modificata dalle scelte del regolatore: investimenti in produzione (es. nuovi impianti chimici, che aumentano l’inquinamento) e investimenti in disinquinamento (es. tecnologie pulite) che possono essere fatti in luoghi diversi, tenendo conto dell’eterogeneità geografica.

Il regolatore sceglie tali investimenti per raggiungere il massimo benessere possibile della popolazione. Il modello è abbastanza flessibile in quanto consente di implementare diverse configurazioni spaziali della regione e diverse modalità di misurazione del benessere. Nell’articolo abbiamo mostrato alcuni esempi di simulazioni, ma il nostro impianto formale potrebbe essere adattato a diverse regioni e a diversi criteri di scelta del regolatore.

Un paper complementare esamina invece cosa succede, nello stesso contesto, quando una regione del pianeta (ad esempio l’Europa) è divisa in sottoregioni (ad esempio le nazioni attuali) con diversi regolatori non necessariamente in accordo tra loro. Sottolineiamo che in tal caso la strategia cooperativa (che sarebbe la migliore dal punto di vista globale) potrebbe non essere quella adottata dai regolatori, portando l’inquinamento complessivo ad aumentare, in particolare ai confini delle nazioni (quello che chiamiamo “border effect”).

Dal punto di vista qualitativo, emergono due constatazioni che possono sembrare in qualche modo ovvie. In primo luogo: le soluzioni cooperative in questo contesto sono sempre migliori di quelle egoistiche. In secondo luogo: è fondamentale, per comprendere le conseguenze delle decisioni del regolatore, avere a disposizione un modello che metta insieme sia la dimensione temporale che quella spaziale. Questo conduce, inevitabilmente, ad usare strumenti matematici avanzati come quelli richiamati sopra.

A Suo parere quali sono le competenze di base che dovrebbe avere un ricercatore interessato allo studio e all’applicazione di metodi matematici per l’Economia e la Finanza?

Dipende fortemente dall’obiettivo del ricercatore. In ogni caso posso dire che è molto importante avere una solida conoscenza di base in matematica applicata, in particolare: analisi matematica, probabilità e processi stocastici, controllo ottimale e teoria dei giochi (ad es. attraverso un dottorato di ricerca in matematica applicata).

D’altra parte, è altrettanto importante avere una forte attitudine a discutere e cooperare efficacemente con persone con background diversi. Questo non è un compito facile e richiede tempo ed energie per comprendersi e trovare un linguaggio comune; ma è sicuramente uno strumento potente per fare progressi significativi nella ricerca su problemi così complessi.