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Percorsi Ottimali

Digital Platform for Labs

Struttura e prestazioni dei percorsi più veloci su reti con agenti egoisti che interagiscono tra loro

Contesto

I moderni sistemi di trasporto e di rete — come la mobilità urbana, la logistica e le reti di comunicazione — sono sempre più influenzati dalla congestione causata da utenti che prendono decisioni in modo autonomo e guidati da interessi personali.

I modelli tradizionali si concentrano sui singoli collegamenti della rete, ma non riescono a descrivere come l’intero sistema dei percorsi evolva quando entrano in gioco comportamenti collettivi.

Questo limite è evidente in fenomeni come il cosiddetto “prezzo dell’anarchia”, che misura le inefficienze generate dal comportamento non coordinato degli utenti.

Cosa propone l'applicazione Percorsi Ottimali

L’applicazione Percorsi Ottimali introduce un quadro analitico per studiare come cambiano i percorsi più veloci nelle reti a fronte di un aumento della congestione causato dall’interazione tra gli agenti.

Per far ciò vengono introdotti nuovi indicatori per caratterizzare sia la geometria dei percorsi (struttura spaziale, deviazioni, percorsi alternativi) che le prestazioni della mobilità, ossia l’efficienza con cui gli agenti raggiungono le destinazioni.

Il sistema sviluppato è stato validato sia su reti sintetiche che su sistemi urbani reali, rivelando come i percorsi ottimali si adattino dinamicamente o collassino con l’aumentare del traffico.

L’innovazione fondamentale risiede nella combinazione di teoria dei giochi, scienza delle reti e dinamica non lineare applicata a problemi reali di congestione delle reti urbane per studiare le inefficienze derivanti dai comportamenti decentralizzati.

Tratti innovativi
  • Passaggio da un'analisi delle reti basata sui nodi a un'analisi basata sui percorsi
  • Introduzione di nuovi indicatori relativi alla forma dei percorsi e alle prestazioni
  • Identificazione delle soglie critiche di congestione in cui il comportamento del sistema subisce un cambiamento repentino
  • Individuazione di effetti non lineari e asimmetrici nelle aree urbane
  • Utilizzo di misure di disuguaglianza (ad es. il coefficiente di Gini) per valutare l'uniformità del peggioramento delle prestazioni della rete
Potenziali utenti
  • Urbanisti e autorità dei trasporti
  • Fornitori di piattaforme di mobilità (calcolo del percorso, navigazione, Mobility-as-a-Service-MaaS)
  • Aziende di logistica e consegna
  • Sviluppatori di soluzioni per le città intelligenti e ricercatori della scienza delle reti e dei sistemi complessi.
Settori d’impatto
  • Mobilità intelligente e sistemi di trasporto
  • Pianificazione urbana e progettazione delle infrastrutture
  • Logistica e ottimizzazione della catena di approvvigionamento
  • Digital twin e piattaforme di simulazione

 

Le principali applicazioni sono routing dinamico adattivo, simulazione e previsione della congestione, supporto decisionale data-driven, analisi di resilienza e robustezza delle infrastrutture viarie.

Valore economico e sociale
  • quantificare e prevedere inefficienze sistemiche nelle reti congestionate
  • migliorare efficienza economica e ridurre costi
  • aumentare sostenibilità e qualità della vita.
Ulteriori risorse e informazioni
  1. Marco Cogoni, Giovanni Busonera, Enrico Gobbetti. Shape and Performance of Fastest Paths over Networks with Interacting Selfish Agents, Physical Review E, Volume 111, Number 4, page 044318 – april 2025 https://arxiv.org/abs/2412.17665
  2. Marco Cogoni, Giovanni Busonera. Predicting Network Congestion by Extending Betweenness Centrality to Interacting Agents, Physical Review E American Physical Society pages 044302 vol. 109 num. 4 – april 2024 https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.109.044302
  3. Marco Cogoni, Giovanni Busonera. Stability of traffic breakup patterns in urban networks. Phys. Rev. E American Physical Society, pages L012301 vol. 104 num. 5 – july 2021 https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.104.L012301
  4. Marco Cogoni, Giovanni Busonera, Gianluigi Zanetti. Ultrametricity of optimal transport substates for multiple interacting paths over a square lattice network, Phys. Rev. E American Physical Society, pages 030108 vol. 95 num. 5 – march 2017 https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.95.030108
Categoria

Tematica:
ICT

Dominio:
Mobilità Urbana

Area specializzazione:
Logistica

Status

Tipologia di innovazione:
modulare, incrementale

Tipologia di prodotto:
software

Tecnologie emergenti adottate:
modellizzazione computazionale e simulazione, Metriche avanzate e analisi dei dati.

Stadio di sviluppo tecnologico:
TRL 3-4

Caratteristiche di Proprietà intellettuale:
Codice proprietario

Eventuali partner di sviluppo:
No

Keywords
  1. Algoritmi di ottimizzazione dei percorsi
  2. Gestione della congestione di rete
  3. Sistemi multiagente
  4. Supporto decisionale basato sulla simulazione
Contatti

Responsabile Marco Cogoni
– collaborazioni industriali
– progetti pilota e dimostratori
– trasferimento tecnologico (licensing)

Per informazioni: valorisation@crs4.it

 

Date

Ultimo aggiornamento: 25/03/2026