Projeto 2. Topologia e dinâmica de sistemas complexos: Aplicações à mobilidade, cidades inteligentes e sistemas vivos
Coordenador: José Soares de Andrade Júnior
Programa de Pós-Graduação em Física
Programas de Pós-Graduação Envolvidos: Física e Computação
Resumo
Sabe-se hoje que a existência de comportamentos emergentes em sistemas complexos reais, tais como autoorganização, criticalidade, e invariância de escala, está frequentemente associada à relação intrínseca entre a topologia e a dinâmica do problema. Com o intuito de elucidar esta relação e compreender suas consequências, o presente projeto de pesquisa consiste na modelagem e simulação de processos dinâmicos e fenômenos de transporte em sistemas complexos utilizando-se técnicas de Física Estatística, Física Computacional e Ciência da Computação. As investigações a serem realizadas se enquadram nas linhas de pesquisa que constituem, hoje, a fronteira do conhecimento na área de Sistemas Complexos, com ênfase em Física Teórica e Computacional. Evidentemente, o aumento da quantidade de informação científica deve caminhar conjuntamente com o desenvolvimento de ferramentas de análise sistêmicas que sejam capazes de esclarecer a origem dos mecanismos que regulam as propriedades globais de sistemas complexos, sejam eles em escala microscópica ou macroscópica. A abordagem das pesquisas que pretendemos realizar encontra aplicação em diferentes áreas científico-tecnológicas, desde o planejamento e desenvolvimento de cidades inteligentes ao estudo de processos dinâmicos em redes complexas, finanças e neurociência. Processos dinâmicos que englobam um grande número de agentes interatuantes, relacionando-se através de uma rede, representam sistemas complexos, onde somente uma descrição minuciosa da topologia das redes associadas, das unidades elementares que os constituem e das interações microscópicas existentes, pode elucidar as diversas e intrincadas nuances dos comportamentos globais observados. Deste modo, modelagem e simulação de sistemas complexos que empregam modelos matemáticos detalhados, bem como técnicas computacionais modernas para a obtenção de suas soluções numéricas, representam hoje atividades cruciais em vários ramos do conhecimento, com aplicações em Biologia, Engenharia, Física, Química, Ciências da Computação, Economia e Sociologia. A busca de um ambiente natural para a realização de pesquisa científica de alto nível e multidisciplinar em sistemas complexos certamente aponta para as atividades de grupos teóricos de Física Estatística, Física Computacional e Ciências da Computação. É neste contexto que os membros proponentes do presente projeto desenvolvem atividades de pesquisa acerca da modelagem matemática e simulação de sistemas complexos.
