O primeiro Simpósio de Jovens Cientistas da TWAS-Rolac das áreas de Ciências Exatas e Engenharia, ocorrido dentro da Conferência Avanços e Perspectivas da Ciência no final de 2010, teve como palestrantes os brasileiros Alessandro Garcia e Eduardo Laber, os chilenos Alexander Quaas Berger e José Correa e o engenheiro químico venezuelano Francisco Martinez.

Ciência da computação

O membro afiliado da ABC Alessandro Garcia apresentou a pesquisa Revelando preocupações implícitas de desenvolvedores de sistemas de softwares evoluídos. Ele concluiu seu doutorado na área de Ciência da Computação na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). Seus interesses de pesquisa estão na ampla área de engenharia de software. Entre os prêmios e distinções que já recebeu está o prêmio Jovem Cientista da Faperj. Suas contribuições de pesquisas têm sido exploradas por empresas como a Siemens, SAP, IBM e Motorola. Segundo o ranking da Microsoft Academic, Alessandro é um dos dez maiores pesquisadores em Engenharia de Software dos últimos cinco anos.

Garcia apresentou um modelo preditivo para auxiliar na prevenção, identificação e diagnose de falhas em sistemas de software. Sua pesquisa centraliza os problemas encontrados pelos desenvolvedores dos sistemas. Segundo ele, “a existência de falhas em sistemas de software podem causar muitos danos e, de acordo com recentes estatísticas, custam à econômia americana cerca de US$59.5 bilhões por ano”.

As anomalias ocorrem em propriedades transversais, caracterizadas pelo fato de estarem entrelaçadas e espalhadas nas várias partes que constituem um programa de computador. “Usualmente, estas propriedades são funcionalidades críticas ao funcionamento de sistemas de software, tais como políticas de detecção e recuperação de erros, distribuição de serviços, armazenamento de dados e segurança”, informou Garcia.

O seu grupo de pesquisa tem realizado uma série de estudos de caso e experimentos controlados para identificar quais são as características de propriedades tranversais que usualmente levam ao surgimento de falhas em software. “Uma série de ferramentas foram desenvolvidas para a detecção (semi) automática destas características, com o objetivo de reduzir os custos das tarefas de teste de software”, disse Garcia. Finalmente, ele enfatizou que, em paralelo a tais iniciativas, uma série de técnicas de programação tem emergido nos últimos anos para contornar o problema de transversionalidade de várias propriedades em programas. Porém, estas técnicas ainda se encontram em estágio de amadurecimento e, na atualidade, ainda trazem uma série de efeitos colaterais para a manutenção confiável de sistemas de software.

O segundo pesquisador da área, José Correa, apresentou o trabalho Novas perspectivas em games de redes de roteamento. Ele obteve seu doutorado em pesquisa operacional no Instituto de Tecnologia de Massachussets (MIT, na sigla em inglês) no ano de 2004 e em 2005 obteve o título de PhD em Ciência da Computação na Universidade do Chile. Em julho de 2008, se juntou ao corpo docente do Departamento de Engenharia Industrial desta universidade, trabalhando na área de otimização combinatória e teoria algorítmica de jogos.

A pesquisa de Correa tenta medir a eficiência do equilíbrio de jogos em rede sob os efeitos dos congestionamentos, ou seja, com muitos usuários acessando ao mesmo tempo. Um problema histórico que se encaixa nesse quadro é o problema da atribuição, chamado de tráfego, que vem sendo estudado há mais de 50 anos. No problema de tráfego, os passageiros selecionam a rota mais curta disponível para viajar, a partir de um ponto de origem e destino pré-determinados. Naturalmente, a decisão tomada por um usuário passa a outros frequentadores do game e, assim, o problema tem que ser estudado do ponto de vista da teoria dos jogos.”Os resultados relacionados à área abordam a concepção de mecanismos eficazes – protocolos – no roteamento, de modo que o equilíbrio induzido aproxima-se do ideal social entre usuários, um valor muito procurado que estabelece relações dentro de um game”, destacou Correa.

O membro afiliado da ABC Eduardo Laber, do Departamento de Informática da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio), apresentou a pesquisa Árvores de decisão: aspectos práticos e teóricos. Concluiu seu PhD na mesma universidade, com o tema de pesquisa sobre a compressão de dados. Desde 2001 ele atua no Departamento de Informática da PUC-Rio, onde trabalha com diferentes áreas da Ciência da Computação – inteligência artificial, bancos de dados, entre outros.

Laber explicou que árvores de decisão são modelos matemáticos amplamente utilizados em Ciência da Computação, com aplicações no desenvolvimento de mecanismos que auxiliam na aprendizagem da máquina (programação e software) e na tarefa de mineração de dados, pela qual é possível obter padrões de uma grande quantidade de dados, separando-os por subconjuntos. “Os objetivos da pesquisa incluem entender as dificuldades e aplicar a técnica a diversas áreas de interesse, identificando condições capazes de construir boas árvores de decisão”, disse Laber.

Engenharia matemática

Alexander Quaas Berger apresentou a pesquisa Fenômenos de ressonância para o controle das equações estocásticas de segundo grau. Ele se formou em Engenharia Matemática pela Universidade do Chile em 1999. Concluiu seu doutorado no Departamento de Matemática e Engenharia da mesma universidade e em 2003 recebeu o título de PhD em licenciatura em Matemática Aplicada. Atualmente, é professor do Departamento de Matemática da Universidade Técnica Fedrico Santa Maria, em Valparaíso, no Chile.

Em sua apresentação, Berger considerou os problemas de Dirichlet, que teve sua origem em outras áreas do conhecimento, como a Física, e ganhou dimensões matemáticas. “A equação, quando criada por Dirichlet, não obteve solução. As aplicações que estudamos envolvem aspectos do cotidiano, como, por exemplo, pontes que sofrem abalos em sua estrutura e perdem sua utilidade, por questões de desmoronamento, entre outros”, disse Berger.

Engenharia química

O venezuelano Francisco Martinez, do Departamento de Química da Universidade de Cambridge, apresentou o trabalho Design de materiais inteligentes usando simulações de computador. Obteve título de PhD na mesma universidade, onde trabalha atualmente na área de automontagem e sistemas de ligação multivalentes. Ganhou o prêmio Christopher Wormald pela contribuição de estudante de maior destaque na conferência “Termodinâmica 2009” da Royal Society of Chemistry.

Martinez explicou que as técnicas de simulação por computador revelaram-se uma ferramenta útil para a compreensão da “matéria mole” – líquidos, colóides, polímeros, espumas, géis, materiais granulares e biológicos. “Descobrimos, por exemplo, misturas coloidais revestidas com DNA apresentando transições de estado entre líquido e vapor, como se fosse uma competição entre energia e entropia”, explicou Martinez. Entropia é o aumento do grau de desordem – excitação de partículas – dentro de um sistema, até um momento em que a energia não pode mais ser transformada em trabalho. “O gelo derretendo é um clássico exemplo desse caso”, ilustrou o pesquisador.

Mais recentemente, o grupo de pesquisa tem estudado os princípios gerais envolvidos na concepção da terapêutica altamente específica. “O objetivo é a formulação de partículas que possam se ligar seletivamente a superfícies e exibir uma alta concentração de receptores de superfície, deixando outras intactas”, destacou Martinez. Tal problema é muito relevante para várias aplicações biomédicas, em particular para o tratamento do câncer, onde as células tumorais podem sobre-expressar receptores de superfície.

O desafio, segundo o engenheiro, decorre do fato de que as células saudáveis também podem exibir tais receptores, porém em menor concentração. Devido a isso, é preciso utilizar partículas capazes de detectar, com extrema sensibilidade, a concentração de um determinado receptor. “Os recentes resultados experimentais sugerem que as partículas polivalentes podem oferecer a seletividade desejada”, concluiu Martinez.