Marco Gilardi

Il mio approccio alla matematica è stato poco convenzionale; arrivai alla disciplina in maniera trasversale tramite una passione per la computer grafica che influenzò molte delle mie scelte professionali. L’evento chiave della mia carriera di matematico avvenne per caso, ben prima dei miei studi universitari, complice una visita all’edicola del paese in cui vivevo allora.

Era il 1997 e la computer grafica stava iniziando a prender piede nell’industria cinematografica, soli due anni prima veniva proiettato il primo lungometraggio di animazione “Toy Story” prodotto dalla Pixar, e le prime riviste tecnico-amatoriali di computer grafica iniziavano a comparire nelle edicole. Una di quelle riviste (Computer Grafica Tecniche e Applicazioni) ebbe un ruolo chiave nelle mie scelte professionali poiché fu il tramite del mio primo incontro con la computer grafica. Per l'epoca, le immagini pubblicate in quella rivista erano fotorealistiche e mi impressionarono fortemente e stentavo a credere che fossero sintetiche e non fotografie. Mi incuriosii. Non ricordo come, ma dopo poche settimane riuscii a procurarmi una versione demo di uno dei programmi che al tempo erano lo stato dell’arte dell’industria Lightwave 3D; iniziai a giocare con il programma e a studiare come funzionava. L’interfaccia permetteva di creare forme geometriche e di assegnare loro materiali, textures, e impostare l’illuminazione della scena e in pochi mesi fui in grado di produrre immagini che, a quel tempo, potevano passare per foto. Avevo trovato la mia passione, ma il programma, in quanto una demo, mi limitava in quello che poteva essere creato; iniziai a cercare altri programmi, che mi dessero più funzioni e libertà. Durante questa ricerca mi imbattei in POV-Ray 1.0, un motore di rendering senza interfaccia grafica che richiedeva l’inserimento di una scena tridimensionale tramite programmazione. Provai a usarlo e realizzai in quel momento che le belle immagini che vedevo nelle riviste e quelle che creavo io, non così belle, erano in realtà al novanta percento matematica, dovevo saperne di più.

Nel 2000, finite le scuole superiori, mi trovai a dover scegliere un indirizzo universitario. In quel periodo il Dipartimento di Matematica dell’Università di Cagliari offriva un corso post-laurea in visualizzazione di superfici matematiche, era perfetto. Decisi di iscrivermi a matematica, ma il corso fu interrotto ben prima che mi laureassi, purtroppo.

Inizialmente la mia carriera universitaria non fu brillante; sottraevo tempo allo studio collaborando con un'agenzia immobiliare producendo visualizzazioni di appartamenti e animazioni che permettevano di esplorarli virtualmente. Finita la collaborazione mi concentrai di più sui miei studi. L’analisi matematica mi affascinava: fu il primo incontro con lo studio delle superfici e mi ricordava la computer grafica. Però, il corso del Prof. Caddeo sulla geometria differenziale di curve e superfici, che univa l'analisi matematica e l'algebra lineare - che allora trovavo troppo astratta - cambiò il mio punto di vista. Incontrai concetti che nella maggior parte dei casi coincidevano con quelli di cui avevo esperienza pratica a causa del mio hobby. Durante il periodo di studi per il conseguimento della laurea specialistica decisi di concentrarmi sulla geometria differenziale e a metà del 2008 conseguii la laurea specialistica in matematica con una tesi dal titolo “Superfici di Weingarten”.

Finita la mia carriera universitaria mi trovai nuovamente a dover scegliere cosa fare. Avevo imparato molti concetti che stanno alla base della computer grafica moderna, ma per molti aspetti non avevo alcuna esperienza sul come usarli. Volevo continuare gli studi e avvicinarmi di più al lato applicativo della matematica e così, per completare la mia conoscenza, feci domanda per partecipare a una scuola estiva al CINECA inerente la Computer Grafica, fui accettato e acquisii alcune basi pratiche sul come applicare alla computer grafica alcuni dei concetti matematici incontrati durante il corso di laurea. In quello stesso periodo la Regione Sardegna bandiva le borse di studio Master&Back, per studiare all’estero. Feci domanda e vinsi la borsa di studio per frequentare un Master of Science in Inghilterra, alla University of Sussex, su Applicazioni Multimediali e Ambienti Virtuali. Completai il master nell’estate del 2009 e decisi di rientrare in Italia. Nel 2010 iniziai una collaborazione con il dipartimento di matematica dell'Università di Cagliari e nel 2011 decisi di partire nuovamente per iniziare un dottorato di ricerca in Inghilterra. Vinsi la borsa di studio offerta dal dipartimento di informatica della University of Sussex e durante il dottorato mi concentrai sulla simulazione della deformazione di terreni per videogiochi. Nel 2015 conseguii il dottorato, e subito dopo feci domanda per una posizione post-dottorato in Computer Games per due anni alla University of the West of Scotland. Ottenni la posizione. Durante questo periodo si liberarono alcuni posti come Lecturer (Ricercatore a tempo indeterminato) nel dipartimento di Ingegneria e Informatica, feci domanda e vinsi nuovamente. Dall’inizio del 2017 ricopro la posizione di Lecturer in Computer Games.

Il mio incarico consiste nell’insegnare corsi universitari nel corso di laurea in Games Technology e nello svolgere attività di ricerca. I corsi che insegno riguardano argomenti pertinenti all’individuazione di collisioni tra oggetti virtuali, alla simulazione di fenomeni fisici in un videogioco e al come progettare il software. D'altra parte, al momento, la mia attività di ricerca è focalizzata sullo sviluppo di strumenti che permettano di creare applicazioni di realtà virtuale che possano essere usate sia in ambienti di ricerca attraverso simulazioni, sia in ambienti educativi tramite la creazione di serious games, cioè videogiochi mirati all’istruzione e non solo al divertimento.

Quando si sente parlare di videogiochi non si pensa mai alla matematica, sembrano due mondi completamente separati, in realtà essi sono fortemente legati tra loro. Dal punto di vista dello sviluppo di videogiochi la matematica è coinvolta a molti livelli, dallo sviluppo della meccanica di gioco e del design, all’effettivo sviluppo del software e degli algoritmi. La forma mentis che ho grazie alla mia formazione di matematico mi è molto d’aiuto nello sviluppo del software, in quanto mi consente di astrarre concetti che poi possono essere trasformati in codice che può essere modificato in maniera semplice.

Nel mio lavoro utilizzo concetti provenienti da molti settori della matematica. Per restare sul concreto prendo come esempio l’identificazione di collisioni tra oggetti in un videogioco.

Due oggetti nel mondo reale non possono occupare la stessa posizione nello spazio nello stesso momento. In un videogioco tale legge non è automaticamente soddisfatta e gli oggetti virtuali possono passare uno attraverso l’altro. Per evitare tali interpenetrazioni lo sviluppatore del videogioco deve progettare e programmare un sistema che consenta di identificare quando due oggetti entrano in contatto. Un sistema del genere è ideato basandosi su conoscenze di algebra lineare, geometria e statistica. Infatti, per identificare collisioni fra oggetti virtuali si fa riferimento a semplici oggetti geometrici quali sfere o cubi che permettono di semplificare le forme dei modelli presenti nel videogioco e costruire test di collisione che sono veloci e non richiedono troppi calcoli. Per ottenere sfere o cubi che approssimano correttamente e avvolgono completamente i modelli nel videogioco viene utilizzata una tecnica statistica conosciuta come analisi delle componenti prinicipali, mentre per identificare collisioni tra questi oggetti si usano tecniche di algebra lineare.

Per concludere, nonostante sia arrivato alla matematica tramite vie traverse sono molto felice di averla scelta come percorso di studi. Il corso di Laurea in Matematica mi ha stimolato intellettualmente e regalato molte soddisfazioni formandomi pienamente per svolgere il mio lavoro attuale e apprezzare più pienamente una delle mie passioni.

Nonostante la credenza comune, la matematica trova molte applicazioni in settori che a prima vista sembrano avere nulla a che fare con essa.