SISTEMAS FFCLRP-USP

Laboratório de Modelagem de Sistemas Complexos


Departamento de Física

No Laboratório de Modelagem em Sistemas Complexos (LMSC), estudamos, por meio de modelos teóricos e computacionais, sistemas que apresentam muitos elementos de base (unidades) que podem interagir entre si. Estes sistemas podem apresentar uma transição entre dois comportamentos. De um lado, um comportamento pode ser descrito apenas pelo conhecimento das características de um único elemento de base. De outro lado, o outro comportamento necessita de ingredientes adicionais para sua descrição, como a interação entre as unidades. Esta transição, dada por um valor crítico da interação, pode acontecer nos chamados sistemas complexos ou em sistemas desordenados. Por meio de técnicas da Física Estatística e Computacional, estudamos tanto os sistemas complexos como os meios desordenados. Acreditamos que nessas transições os sistemas naturais mais complicados são estáveis e apresentam regime ótimo de funcionamento.

 
Nos sistemas complexos, o comportamento coletivo pode ser complicado e bem diferente do comportamento individual de suas unidades. 
A interação entre as unidades pode se estender em escalas temporais e/ou espaciais de longo alcance, não apresentando assim uma escala característica (o que permite previsibilidade). 
Estudamos alguns temas, como sistemas: 
 
(a) biológicos (modelos de crescimento e dinâmica populacional etc.); 
(b) sociais  (emergência da cooperação, psicofísica, formação de opinião, modelos epidemiológicos, etc.) e 
(c) econômicos (neuroeconomia, modelos de tomada de decisão etc.).  
 
Usamos a teoria dos grafos (redes complexas), mecânica estatística não-extensiva, teoria dos jogos e técnicas da física estatística para a modelagem teórica dos sistemas considerados. Usamos também modelagem computacional com modelos de agentes e simulação de Monte Carlo.
 
Além dos sistemas complexos, estudamos também sistemas desordenados. A desordem de um meio material é representada pelas flutuações de algumas de suas grandezas características. Ela tem o papel de quebrar a simetria de translação de um substrato homogêneo. Isto pode levar um dado sistema a apresentar comportamentos distintos quando perturbado por ondas ou partículas (propagação/localização). No último século, tais sistemas foram quase que exclusivamente tratados no contexto da teoria de transporte. Esta teoria despreza a coerência de fase entre ondas ou correlações na movimentação de partículas. Porém, nas últimas décadas, observações experimentais (localização fraca de ondas) evidenciaram que novos sistemas físicos (mesoscópicos, por exemplo) apresentam comportamentos que não podem ser explicados pela teoria de transporte tradicional. Estes sistemas, que podem ser clássicos, como no caso da óptica, apresentam trajetórias fechadas para partículas ou interferências para ondas. O ponto interessante é que as trajetórias fechadas ou as interferências não são destruídas pelo processo de média sobre a desordem. A propagação de partículas pode se dar por meio de caminhadas com memória, que podem ser deterministas ou estocásticas.  Para as ondas, a propagação se dá por meio do espalhamento de ondas por impurezas do meio. No caso de ondas, consideramos o espalhamento de ondas por centros magnéticos, com ênfase especial nos meta-materiais.
 
Estamos também interessados nas aplicações dos resultados que geramos em problemas do dia-a-dia. Exemplos dessas aplicações são o desenvolvimento de algoritmos para: 
 
(i) o reconhecimento computacional de texturas de imagens, que têm relevância na análise de imagens médicas, por exemplo; 
(ii) a criptografia de dados (segurança na transmissão e armazenamento de dados); 
(iii) problemas de otimização e 
(iv) problemas inversos e criptoanálise.  
 
O LMSC faz parte do:
(i) Instituto Nacional em Ciência e Tecnologia em Sistemas Complexos, coordenado por Constantino Tsallis; 
(ii) grupo de pesquisa do CNPq Física Estatística e Computação, coordenado por José Roberto Drugowich de Felício e
(iii) Núcleo de Apoio à Pesquisa em Física Médica, coordenado por Oswaldo Baffa Filho.
 
A nossa pesquisa tem sido apoiada por auxílios do
(i) Projeto Universal, CNPq;
(ii) Auxílio Regular,  FAPESP;
(iii) INCT-SC, CNPq;
(iv) Projeto Pro-Sul/CNPq e
(v) Projeto 1 da Pró-Reitoria de Pesquisa da USP.
 
Em 2009, com o apoio do CNPq, realizamos a I Escola e Conferência em Modelagem Computacional.  Também em 2009, o artigo Is it possible to compare researchers with different scientific interests?, publicado na Scientometrics,  68,  179-189 (2006), recebeu o Prêmio CAPES/Thomson Reuters de Produtividade e Impacto Científico, como melhor trabalho de Bibliometria e Cienciometria nos últimos cincos anos. Este trabalho ilustra como métodos da física estatística pode ser aplicados às mais diversas áreas do conhecimento, no caso a cientometria. 

 







Grupo de pesquisa

Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto

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