Fractional calculus: numerical methods and SIR models

Il calcolo frazionario e` ”the theory of integrals and derivatives of arbitrary order, which unify and generalize the notions of integer-order differentiation and n-fold integration”. L’ idea di generalizzare operatori differenziali ad un ordine non intero, in particolare di ordine 1/2, compare per la prima volta in una corrispondenza di Leibniz con L’Hopital (1695), Johann Bernoulli (1695), e John Wallis (1697), come una semplice domanda o forse un gioco di pensieri. Nei successive trecento anni molti matematici hanno contribuito al calcolo frazionario: Laplace (1812), Lacroix (1812), di Fourier (1822), Abel (1823-1826), Liouville (1832-1837), Riemann (1847), Grunwald (1867-1872), Letnikov (1868-1872), Sonin (1869), Laurent (1884), Heaviside (1892-1912), Weyl (1917), Davis (1936), Erde`lyi (1939-1965), Gelfand e Shilov (1959-1964), Dzherbashian (1966), Caputo (1969), e molti altri. Eppure, è solo dopo la prima conferenza sul calcolo frazionario e le sue applicazioni che questo tema diventa una delle le aree più intensamente studiate dell’analisi matematica. Recentemente, molti matematici e ingegneri hanno cercato di modellare i processi reali utilizzando il calcolo frazionario. Questo a causa del fatto che spesso, la modellazione realistica di un fenomeno fisico non è locale nel tempo, ma dipende anche dalla storia, e questo comportamento può essere ben rappresentato attraverso modelli basati sul calcolo frazionario. In altre parole, la definizione dei derivata frazionaria fornisce un eccellente strumento per la modellazione della memoria e delle proprietà ereditarie di vari materiali e processi.