Elisabetta Carlini
Professoressa associata di Analisi Numerica
Dipartimento di Matematica, Università Sapienza di Roma
Mi occupo di metodi numerici per equazioni alle derivate parziali non lineari: schemi semi-Lagrangiani e alle differenze finite per equazioni di Hamilton–Jacobi–Bellman, Mean Field Games, equazioni di Fokker–Planck, problemi su network e applicazioni all'elaborazione di immagini e alla dinamica delle folle.
- Funzione valore u: equazione di Hamilton–Jacobi, risolta all'indietro nel tempo
- Densità m degli agenti: equazione di Fokker–Planck, in avanti nel tempo
- Passo semi-Lagrangiano: dal nodo si segue la caratteristica e si interpola nel piede
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Equazioni di Hamilton–Jacobi–Bellman
Schemi semi-Lagrangiani e alle differenze finite per equazioni HJB del primo e del secondo ordine. Schemi di ordine alto accoppiati a interpolazione WENO e CWENO, algoritmi in dimensione elevata, metodi di tipo Fast Marching generalizzato per fronti con velocità che cambia segno e velocità non locali (dinamica delle dislocazioni), trattamento delle condizioni al bordo di Neumann non lineari e di Dirichlet.
Mean Field Games
Discretizzazione del sistema accoppiato Hamilton–Jacobi / Fokker–Planck che descrive l'equilibrio di giochi con un numero molto grande di agenti. Schemi semi-Lagrangiani e di Lagrange–Galerkin con risultati di convergenza, schemi di ordine alto, metodi di tipo Newton, schemi tensor-train per problemi in dimensione elevata, applicazioni al modello di Hughes per l'evacuazione di folle.
Equazioni su network
Approssimazione numerica di equazioni di Hamilton–Jacobi e di modelli MFG su grafi, con discretizzazione delle condizioni ai vertici, analisi di convergenza e stime d'errore. Applicazioni a modelli di traffico e di propagazione di fronti.
Moto per curvatura media ed elaborazione di immagini
Schemi semi-Lagrangiani per il moto per curvatura media, il modello AMSS e flussi che preservano l'area, ricostruzione di superfici da dati sparsi con funzioni a base radiale, schemi per il p-Laplaciano e l'∞-Laplaciano di tipo game con applicazioni all'inpainting.
Pubblicazioni
- E. Carlini, A. Picarelli, F. J. SilvaA semi-Lagrangian scheme for Hamilton–Jacobi–Bellman equations with Dirichlet boundary conditionsMathematics of Computation in stampa · arXiv:2503.20283
- 2027E. Carlini, A. ZorkotNewton methods for mean field games: a numerical studyJournal of Computational and Applied Mathematics 490 · arXiv:2512.12752
- 2026E. Carlini, L. SaluzziHigh order tensor-train-based schemes for high-dimensional mean field gamesSIAM Journal on Scientific Computing 48(4), A2027–A2056 · arXiv:2510.15603
- 2026E. Carlini, V. CoscettiA semi-Lagrangian scheme for first-order mean field games based on monotone operatorsIMA Journal of Numerical Analysis · arXiv:2506.10509
- 2025E. Carlini, V. Coscetti, M. PozzaError estimate for a semi-Lagrangian scheme for Hamilton–Jacobi equations on networksCommunications on Applied Mathematics and Computation · DOI · arXiv:2411.02356
- 2025E. Carlini, A. SiconolfiNumerical analysis of time-dependent Hamilton–Jacobi equations on networksNumerische Mathematik 157(6), 2055–2096 · DOI · arXiv:2310.06092
- 2024E. Carlini, R. Ferretti, M. Semplice, S. PredaA CWENO large time-step scheme for Hamilton–Jacobi equationsCommunications on Applied Mathematics and Computation · arXiv:2402.15367
- 2024E. Carlini, S. TozzaA convergent semi-Lagrangian scheme for the game ∞-LaplacianDynamic Games and Applications 15(2), 406–416
- 2024E. Calzola, E. Carlini, F. J. SilvaA high-order scheme for mean field gamesJournal of Computational and Applied Mathematics 445, 115769 · arXiv:2207.08463
- 2024E. Carlini, F. J. Silva, A. ZorkotA Lagrange–Galerkin scheme for first order mean field game systemsSIAM Journal on Numerical Analysis 62(1), 167–198
- 2024E. Carlini, S. TozzaA scheme for the game p-Laplacian and its application to image inpaintingApplied Mathematics and Computation · DOI
- 2023E. Calzola, E. Carlini, X. Dupuis, F. J. SilvaA semi-Lagrangian scheme for Hamilton–Jacobi–Bellman equations with oblique derivatives boundary conditionsNumerische Mathematik 153(1), 49–84 · arXiv:2109.10228
- 2021L. Bonaventura, E. Calzola, E. Carlini, R. FerrettiSecond order fully semi-Lagrangian discretizations of advection–diffusion–reaction systemsJournal of Scientific Computing 88, 1–29 · arXiv:2002.04381
- 2020E. Carlini, A. Festa, N. ForcadelA semi-Lagrangian scheme for Hamilton–Jacobi–Bellman equations on networksSIAM Journal on Numerical Analysis 58, 3165–3196 · arXiv:1804.09429
- 2020L. Bonaventura, E. Calzola, E. Carlini, R. FerrettiA fully semi-Lagrangian method for the Navier–Stokes equations in primitive variables atti di convegnoLecture Notes in Computational Science and Engineering 132, 55–62 (FEF 2017)
- 2019E. Carlini, M. Falcone, R. FerrettiNumerical techniques for level set models: an image segmentation perspective capitolo di libroIn A. El-Baz, J. S. Suri (a cura di), Level Set Method in Medical Imaging Segmentation, Taylor & Francis
- 2018E. Carlini, F. J. SilvaOn the discretization of some nonlinear Fokker–Planck–Kolmogorov equations and applicationsSIAM Journal on Numerical Analysis 56(4), 2148–2177 · arXiv:1708.02042
- 2018E. Carlini, F. Camilli, C. MarchiA flame propagation model on a network with application to a blocking problemDiscrete and Continuous Dynamical Systems – Series S 11(5), 825–843 · arXiv:1411.3260
- 2018E. Carlini, F. J. SilvaA fully-discrete scheme for systems of nonlinear Fokker–Planck–Kolmogorov equations capitolo di libroIn PDE Models for Multi-Agent Phenomena, Springer INdAM Series 28, 195–218 · arXiv:1711.10426
- 2017E. Carlini, A. Festa, F. J. Silva, M.-T. WolframA semi-Lagrangian scheme for a modified version of the Hughes model for pedestrian flowDynamic Games and Applications 7(4), 683–705 · arXiv:1601.07324
- 2017E. Carlini, R. FerrettiA semi-Lagrangian scheme with radial basis approximation for surface reconstructionComputing and Visualization in Science 18(2–3), 103–112 · arXiv:1602.04626
- 2017E. Carlini, A. Festa, F. J. SilvaThe Hughes model for pedestrian dynamics and congestion modelling atti di convegnoIFAC-PapersOnLine 50(1), 1655–1660 · arXiv:1611.06848
- 2016E. Carlini, F. J. SilvaA semi-Lagrangian scheme for the Fokker–Planck equation atti di convegnoIFAC-PapersOnLine 49(8), 272–277
- 2015E. Carlini, F. J. SilvaA semi-Lagrangian scheme for a degenerate second order mean field game systemDiscrete and Continuous Dynamical Systems – Series A 35(9), 4269–4292 · arXiv:1404.5932
- 2015E. Carlini, F. Camilli, C. MarchiA model problem for mean field games on networksDiscrete and Continuous Dynamical Systems – Series A 35(9), 4173–4192 · arXiv:1402.2467
- 2014E. Carlini, F. J. SilvaA fully discrete semi-Lagrangian scheme for a first order mean field games problemSIAM Journal on Numerical Analysis 52(1), 45–67 · arXiv:1212.4757
- 2013E. Carlini, R. FerrettiA semi-Lagrangian approximation for the AMSS model of image processingApplied Numerical Mathematics 73, 16–32
- 2013E. Carlini, M. Falcone, P. HochA generalized fast marching method on unstructured triangular meshesSIAM Journal on Numerical Analysis 51(6), 2999–3035
- 2013E. Carlini, F. J. SilvaSemi-Lagrangian schemes for mean field game models atti di convegno52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC), 3115–3120
- 2013E. Carlini, M. Falcone, A. FestaA brief survey on semi-Lagrangian schemes for image processing capitolo di libroIn Innovations for Shape Analysis, Mathematics and Visualization, Springer, 191–218
- 2012E. Carlini, R. FerrettiA semi-Lagrangian scheme for area preserving flows atti di convegno21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR), Tsukuba, 2029–2033
- 2011E. Carlini, N. Forcadel, R. MonneauA generalized fast marching method for dislocation dynamicsSIAM Journal on Numerical Analysis 49(6), 2470–2500
- 2010E. Carlini, M. Falcone, R. FerrettiConvergence of a large time-step scheme for mean curvature motionInterfaces and Free Boundaries 12(4), 409–441
- 2010A. M. Bersani, E. Carlini, P. Lanucara, M. Rorro, V. RuggieroApplication of optimal control techniques and advanced computing to the study of enzyme kineticsMathematics and Computers in Simulation 81(3), 705–716
- 2008E. Carlini, M. Falcone, N. Forcadel, R. MonneauConvergence of a generalized fast marching method for an eikonal equation with a velocity changing signSIAM Journal on Numerical Analysis 46(6), 2920–2952
- 2008E. Carlini, R. FerrettiA semi-Lagrangian approximation of min-max type for the stationary mean curvature equation atti di convegnoENUMATH 2007, Springer, 679–686
- 2008E. CarliniA single-pass scheme for the mean curvature motion of convex curves atti di convegnoENUMATH 2007, Springer, 671–678
- 2007E. Carlini, M. Falcone, R. FerrettiA semi-Lagrangian scheme for the curve shortening flow in codimension 2Journal of Computational Physics 225(2), 1388–1408
- 2006O. Alvarez, E. Carlini, R. Monneau, E. RouyConvergence of a first order scheme for a non-local eikonal equationApplied Numerical Mathematics 56(9), 1136–1146
- 2006O. Alvarez, E. Carlini, R. Monneau, E. RouyA convergent scheme for a non local Hamilton–Jacobi equation modelling dislocation dynamicsNumerische Mathematik 104(4), 413–444
- 2006E. Carlini, E. Cristiani, N. ForcadelA non-monotone fast marching scheme for a Hamilton–Jacobi equation modelling dislocation dynamics atti di convegnoENUMATH 2005, Springer, 724–731
- 2006E. Carlini, M. Falcone, R. FerrettiA time-adaptive semi-Lagrangian approximation to mean curvature motion atti di convegnoENUMATH 2005, Springer, 732–739
- 2005O. Alvarez, E. Carlini, P. Hoch, Y. Le Bouar, R. MonneauDislocation dynamics described by non-local Hamilton–Jacobi equationsMaterials Science & Engineering A 400–401, 162–165
- 2005E. Carlini, R. Ferretti, G. RussoA weighted essentially non-oscillatory, large time-step scheme for Hamilton–Jacobi equationsSIAM Journal on Scientific Computing 27(3), 1071–1091
- 2004E. Carlini, M. Falcone, R. FerrettiAn efficient algorithm for Hamilton–Jacobi equations in high dimensionComputing and Visualization in Science 7(1), 15–29
Didattica
Corsi dell'anno accademico 2026–2027
- LMMetodi Numerici per le Equazioni alle Derivate Parziali Non Lineari
- LMMetodi Numerici per le Equazioni alle Derivate Parziali
- LMatematica con elementi di informatica
Corsi di dottorato e scuole
- 2025Semi-Lagrangian schemes for Hamilton–Jacobi equations
- 2024Approximation of Mean Field Games and related problems
- 2022Approximation of Mean Field Games and related problems
- 2015Numerical Methods for Partial Differential Equations
Insegnamenti precedenti
- Istituzioni di Analisi Numerica, Laurea magistrale in Matematica per le Applicazioni, 2020–2026
- Laboratorio di Programmazione e Calcolo, Laurea in Matematica, 2011–2024
- Metodi Matematici per l'Ingegneria (modulo MAT/08), Ingegneria Chimica, 2016–2018
- Abilità informatiche: Matlab e Python, Laurea in Matematica, 2008–2023
- Analisi Numerica e Programmare in C, Master in Calcolo Scientifico, 2008–2017
- Metodi numerici per equazioni differenziali ordinarie, Laurea in Matematica, 2009–2010
- Calcolo Numerico 1 e 2, Laurea in Chimica, 2008–2010
- Corso di Eccellenza “Formulazione e approssimazione numerica di alcuni problemi di minimo”, con M. Ponsiglione, 2009–2010
- Esercitazioni di Analisi Numerica e di Laboratorio di Programmazione e Calcolo, Università Sapienza di Roma e Università Roma Tre, 2001–2011
Supervisione
Dottorato
- 2023–2026Valentina Coscetti · Semi-Lagrangian schemes for first order mean field games and for Hamilton–Jacobi equations on networks
- 2021–2023Ahmad Zorkot · Approximation to Mean Field Games
- 2018–2021Elisa Calzola · Semi-Lagrangian schemes for parabolic equations: second order accuracy and boundary conditions
Tesi di laurea
Sono stata relatrice di 22 tesi di laurea magistrale in Matematica per le Applicazioni, 18 tesi di laurea triennale, 2 tesi di Master di II livello in Calcolo Scientifico e 2 tirocini internazionali (INSA Rouen).
Tesi magistrali recenti
- L. Ottavio, Un problema di tipo MFG su networks, 2025–2026
- E. Giansante, Riduzione di modelli per la risoluzione di equazioni di Hamilton–Jacobi, 2024–2025
- G. Testa, Numerical scheme for the Hughes problem using a mean-field game model, 2023–2024
- S. Bonaldo, Algoritmi per il calcolo di equilibri di Nash per giochi con numero finito di giocatori, 2023–2024
- M. Laurenti, Uno schema alle differenze finite per mean-field games, 2023–2024
- A. Mastrodonato, A finite difference approach for solving a mean-field game model of price formation, 2022–2023
- V. Coscetti, Uno schema semi-Lagrangiano per Mean Field Games deterministici basato sulle iterazioni della policy, 2022–2023
- L. Ferentini, Leggi di conservazione su network con schema di Godunov e applicazione al modello LWR, 2021–2022
- F. Puca, Approssimazione numerica del modello di Keller–Segel per la chemiotassi, 2020–2021
- C. Lin, Schema alle differenze finite per equazioni di Hamilton–Jacobi sui network, 2019–2020
- M. Abrugia, Approssimazione numerica di equazioni di Hamilton–Jacobi sui network, 2018–2019
Proposte di tesi
Gli studenti interessati a una tesi su metodi numerici per equazioni di Hamilton–Jacobi, Mean Field Games o problemi su network possono scrivermi per concordare un colloquio.
Progetti
Come responsabile scientifica
- 2025–Mean-Field Games: models, theory, and computational aspects
- 2022Optimal control problems: analysis, approximation and applications
- 2022Approssimazione numerica di modelli differenziali e applicazioni
- 2019Approssimazione numerica di problemi di natura iperbolica ed applicazioni
- 2018Accordo interuniversitario internazionale con IMCA, Lima
- 2013Analisi ed approssimazione di problemi differenziali non lineari ed applicazioni
- 2011Sviluppi teorici ed applicativi dei metodi semi-Lagrangiani
- 2009Evoluzione di fronti: modelli, algoritmi ed applicazioni
Attività scientifica
Relazioni su invito recenti
- 2026High order tensor-train-based schemes for high-dimensional mean field games
- 2026Error estimate for a semi-Lagrangian scheme for a time-dependent Hamilton–Jacobi equation on networks e High order tensor-train-based schemes for high-dimensional mean field games
- 2026Algorithm for deterministic mean-field games based on monotone operators
- 2025Numerical approximations of the Newton algorithm for mean field games
- 2025Numerical approximations of the Newton algorithm for mean field games
- 2025Algorithm for deterministic mean-field games
- 2024Algorithm for deterministic mean-field games
- 2024Newton methods for mean field games
- 2023A high-order Lagrange–Galerkin scheme for a class of Fokker–Planck equations and applications to mean field games
- 2023Lagrange–Galerkin schemes for mean field games
- 2023Lagrange–Galerkin schemes for mean field games
- 2023A high-order scheme for mean field games
- 2023A high-order Lagrange–Galerkin scheme for mean field games
- 2023A numerical scheme for evolutive Hamilton–Jacobi equations on networks
- 2023A numerical scheme for evolutive Hamilton–Jacobi equations on networks
- 2023A numerical scheme for evolutive Hamilton–Jacobi equations on networks
Organizzazione di convegni
Altri convegni organizzati (2011–2023)
- Maurizio day: numerics for controls, PDEs and images, Università Sapienza di Roma, 2023
- Nonlinear hyperbolic PDEs: numerical techniques and related models, minisimposio WONAPDE, Concepción, Cile
- Numerical approximation of hyperbolic problems and applications, Progetto GNCS, Università Sapienza di Roma, 2020
- Numerical methods for optimal control problems and differential games, minisimposio SIMAI, Milano, 2016
- Numerical methods for PDEs: optimal control, games and image processing, Università Sapienza di Roma, 2014
- Numerics in Image and Surface Processing, Bologna, 2014
- Metodi matematici nel trattamento delle immagini, Università Sapienza di Roma, 2013
- Recent advances on theory and applications of semi-Lagrangian methods, Università Sapienza di Roma, 2011
Attività di referee
SIAM Journal on Numerical Analysis, SIAM Journal on Control and Optimization, SIAM Journal on Scientific Computing, Mathematics of Computation, ESAIM: M2AN, Mathematical Methods in the Applied Sciences, Computers & Mathematics with Applications, Applied Mathematics and Computation, Dynamic Games and Applications, IEEE Transactions on Automatic Control, IEEE Conference on Decision and Control, Communications in Mathematical Sciences, IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing.
Commissioni e incarichi
- Commissaria e referee di tesi di dottorato presso Université Côte d'Azur e Mohammed VI Polytechnic University (2026), Università di Tours (2025), Università di Rouen (2025), Université de Technologie de Compiègne (2021), GSSI (2020) e Università Sapienza di Roma
- Commissioni di valutazione per posizioni di ricercatore e professore associato nel settore Analisi Numerica (Ferrara, Catania, Verona, Insubria)
- Commissione dottorato in Matematica, Università Sapienza di Roma (2020–2022)
- Commissione tesi di laurea (2012–2022), commissione biblioteca, commissione piani di studio della laurea magistrale
- Progetto Olimpiadi di Matematica, sezione di Roma
Curriculum
- 2026Abilitazione Scientifica Nazionale a Professore di I fascia
- 2018–oggiProfessoressa associata
- 2008–2018Ricercatrice
- 2005–2007Assegno di ricerca
- 2004Post-doc
- 2004Dottorato in Modelli e Metodi Matematici per la Tecnologia e la Società
- 2002Mathematics in Nanoscale Science and Engineering program
- 2000Laurea in Matematica
Contatti
IndirizzoDipartimento di Matematica
Università Sapienza di Roma
Piazzale Aldo Moro 5, 00185 Roma