Descoberta publicada na Nature
Communications teve participação do matemático brasileiro Tiago Pereira, com
apoio do Instituto Serrapilheira
Pesquisadores descobriram um novo tipo de sincronização em
sistemas complexos — conjuntos de elementos que interagem entre si e com o
ambiente — que desafia uma das ideias centrais da área, aceita há mais de 400
anos. Publicado na revista Nature Communications com apoio do Instituto Serrapilheira, o estudo liderado
por cientistas do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da
Universidade de São Paulo (USP) mostra que sistemas podem apresentar
comportamento sincronizado mesmo quando a interação entre seus componentes não
segue a lógica tradicional baseada em relações entre pares. Entre os autores
estão o matemático brasileiro Tiago Pereira e o holandês Eddie Nijholt,
pesquisadores do ICMC-USP.
A sincronização é um fenômeno em que diferentes
elementos passam a atuar de maneira coordenada. Aparece em diversos sistemas
naturais e tecnológicos, como a atividade de neurônios no cérebro, redes
elétricas e outros sistemas complexos. Desde o século 17, quando o físico
holandês Christiaan Huygens observou dois relógios de pêndulo sincronizados, a
explicação dominante era de que esse comportamento surgia a partir da interação
direta entre os elementos envolvidos.
O novo estudo mostra que essa regra não é suficiente
para explicar todos os casos. Os pesquisadores demonstraram que, em
determinados sistemas, a sincronização pode surgir apenas quando três ou mais
componentes interagem simultaneamente, revelando um mecanismo coletivo que não
aparece quando esses elementos são analisados individualmente.
“A sincronização é um dos fenômenos mais importantes
da natureza. Aparece em sistemas muito diferentes entre si e sempre foi
entendida a partir da ideia de interação entre pares de elementos. O que
mostramos é que existem situações em que pode emergir por outro mecanismo”,
afirma Tiago Pereira.
A descoberta amplia a compreensão sobre sistemas
complexos e pode ajudar pesquisadores de diferentes áreas a desenvolver modelos
para estudar fenômenos coletivos, como processos relacionados ao cérebro, ao
clima e a redes tecnológicas.
O trabalho também tem uma história de colaboração
científica que atravessou a pandemia de Covid-19. A pesquisa foi desenvolvida
por Tiago Pereira em parceria com o matemático holandês Eddie Nijholt, hoje
professor do ICMC-USP. Em 2020, Nijholt se preparava para realizar um
pós-doutorado no Brasil, mas o fechamento das fronteiras impediu sua viagem.
Para manter a colaboração, Pereira usou recursos
flexíveis do apoio recebido do Instituto Serrapilheira para financiar o
trabalho do pesquisador enquanto ele permanecia na Holanda. A parceria
continuou durante o período da pandemia e avançou após a retomada das
atividades presenciais.
"A flexibilidade do apoio do Serrapilheira foi
fundamental para manter essa colaboração durante a pandemia. Se não tivéssemos
conseguido apoiar Eddie naquele momento, provavelmente ele teria seguido outro
caminho. Hoje ele é professor do ICMC e autor correspondente deste trabalho. É
um exemplo de como o investimento em pesquisa básica pode gerar resultados
científicos e ajudar a formar grupos de excelência no Brasil", diz
Pereira.
Após retornar ao Brasil, Nijholt fez pós-doutorado,
conquistou uma bolsa Jovem Pesquisador da FAPESP e passou a integrar o
ICMC-USP. A colaboração entre os pesquisadores já havia resultado em trabalhos
de destaque e agora leva a uma nova descoberta sobre um dos fenômenos coletivos
mais estudados pela ciência.
“Quando entendemos melhor como sistemas complexos
passam a atuar de forma coordenada, criamos novas possibilidades para
compreender fenômenos naturais e desenvolver aplicações em diferentes áreas da
ciência e da engenharia”, diz Pereira.
Instituto Serrapilheira
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