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Justificativa: Um sistema complexo é constituído por um grande número de entidades em interação, o que impede a previsão de sua evolução  de forma simples. Devido à diversidade destes sistemas complexos, os seus estudos são tipicamente interdisciplinares transitando em grandes áreas de pesquisa como química, física, engenharias, biologia, matemática e ciência da computação. Este tema engloba o desenvolvimento de teorias, modelos e tecnologias para solucionar problemas complexos em áreas como redes computacionais, movimentos de sistemas de partículas, comportamento de fluidos, interações e padrões entre estruturas e categorias, geometria/topologia de conjuntos complexos, sistemas dinâmicos e estruturas não lineares, redes de colaboração, gestão da informação em grandes bancos de dados, saúde, gestão pública, neurociência, nanotecnologia. Para fenômenos não modeláveis diretamente por técnicas convencionais, o aprendizado de máquina pode contornar essa limitação através dos algoritmos de inteligência artificial e generalizações. Essas técnicas são particularmente úteis em robótica, na indústria, e em arquiteturas e computação de alto desempenho. Neste contexto, também aparece a análise de estruturas estocásticas, fractais, geométricas, algébricas e analíticas que inerentemente trabalham com uma miscelânea de diferentes técnicas. Outra área nesse ramo é a física e química teórica computacional, que aplica princípios fundamentais da física quântica e nuclear a sistemas químicos visando esclarecer problemas relacionados à estrutura da matéria, suas propriedades macroscópicas e à energética dos seus processos de transformação. Com a disponibilização de recursos computacionais poderosos e com capacitação de processamento distribuído, fenômenos extremamente complexos como mecanismos de reações químicas, modo de ação de catalisadores, cinética de processos químicos, funcionamento do cérebro e computação quântica estão sendo elucidados. O Brasil é bastante avançado na área, tendo contribuído significativamente ao seu incremento: pesquisadores na área de sistemas complexos interagem fortemente com grupos no exterior tanto recebendo pessoal para formação e cooperação, quanto participando em estágios em instituições de ponta e que disponham de recursos e estruturas adequados aos trabalhos na área.

Objetivo: Desenvolver modelos teóricos e ferramentas computacionais para estudar a estrutura e evolução de sistemas complexos.

Descrição do Objetivo: Para atingir pleno desenvolvimento teórico e tecnológico em áreas como biologia, física, genética, engenharias e medicina, é necessário pesquisas de evolução e modelagem em sistemas complexos explorando a análise de estruturas não-lineares, estocásticas, fractais, geométricas e analíticas. O estudo de sistemas dinâmicos e EDPs através da Teoria Analítica e Geométrica das Equações Diferenciais se faz presente na construção de modelos matemáticos que consigam descrever o comportamento e a evolução dos sistemas. Porém, muitas vezes o custo computacional de executar simulações a cada alteração no modelo é muito alto e são necessárias noções e teorias matemáticas robustas que interajam eficientemente com sistemas computacionais garantindo que pequenas modificações no modelo não farão tanta diferença para uma dada execução do sistema. Estas questões são relevantes tanto para casos não-estocásticos quanto estocásticos. Os casos estocásticos são também investigados nas áreas de Probabilidade, Processos Estocásticos e Estatística Matemática através da construção de modelos probabilísticos e metodologias estatísticas. Áreas como Bioestatística, Biologia Computacional, Bioinformática, Séries Temporais e Teoria de Resposta ao Item tratam de verificações de hipóteses científicas em problemas aplicados. Na Física, diversos problemas associados à ciência dos materiais e sistemas biológicos têm em comum a forte interação entre seus componentes que determina a sua dinâmica e propriedades de equilíbrio ou estruturais e engloba: férmions e bósons fortemente interagentes no regime de acoplamento fraco a forte em diversas escalas de comprimento; escala microscópica dos processos que controlam a deformação plástica de materiais cristalinos; propriedades termodinâmicas dos vidros metálicos (“bulk metallic glasses” – BMG); sistemas complexos quânticos, como os compostos que contém elementos que são metais de transição, lantanídeos ou actinídeos de camada d ou f aberta, e apresentam fenômenos de supercondutividade, vários comportamentos magnéticos e transição metal-isolante; processos de especiação e árvores filogenéticas; correlação entre propriedades geométricas de feixes neurais e propriedades topológicas da rede neural estrutural do cérebro de camundongos. Também faz-se necessário desenvolver ferramentas computacionais baseadas em modelos de química teórica para estudo de sistemas biológicos de interesse industrial (produção de bioetanol), ciências da saúde e materiais.

PROJETOS VINCULADOS

PAÍSES PARCEIROS

Chile; Argentina; França; Holanda; Taiwan; Canadá; Bélgica; Espanha; Estados Unidos; Suécia; Reino Unido; Itália; Portugal; Colômbia; Israel; Dinamarca; Austrália; Alemanha.

Justificativa: Volumes imensos de dados são prevalentes atualmente, o que exige técnicas especializadas para processar e gerir informação. Algoritmos mais eficientes e o aprimoramento de técnicas de otimização são fundamentais para viabilizar o processamento de dados em larga escala. Redes de computadores mais rápidas são necessárias para suportar as aplicações que surgem cotidianamente e além disso, redes de sensores e de atuadores, conhecidas coletivamente como IoT, estão alterando a estrutura dos negócios no mundo. A criação de arquiteturas de computadores mais eficientes no uso de energia e com desempenho melhor também é uma necessidade internacional, bem como o desenvolvimento de técnicas criptográficas e de segurança da informação e o aprimoramento dos métodos para o desenvolvimento de sistemas de software confiáveis. Este tema engloba não só o desenvolvimento de novos modelos teóricos e aplicados para gestão da informação (processamento, transmissão e armazenamento), tais como no aprendizado de máquinas, robótica e e-Science, mas também o desenvolvimento de novas tecnologias de computação e comunicação embasadas em processos eletrônicos e ópticos, envolvendo ou não sistemas quânticos. Neste contexto, também tem um papel natural a interação entre teoria da informação e ciências matemáticas.

Objetivo: Desenvolver os fundamentos teóricos e explorar técnicas, métodos e ferramentas voltadas ao entendimento da área de ciência e tecnologia de informação.

Descrição do Objetivo: Desenvolver plataformas e otimizações necessárias à execução, em dispositivos móveis e embarcados, de operações de inferência em modelos capazes de realizar operações minimizando tempo de execução e consumo de energia dos dispositivos. Propor e validar modelos, métodos, técnicas e ferramentas que contribuam para aumento da resiliência e redução da latência das futuras infraestruturas de redes de comunicação 5G, incluindo componentes de comunicações, software e serviços. Projetar e analisar tecnologias de acesso por rádio 5G usando o paradigma de Redes Definidas por Software para estudar e estabelecer disciplinas de abstração de camada física para RAN, e de abstração para plano e funções de controle para redes 5G e explorar a programabilidade no acesso sem fio. Investigar, através dos primeiros modelos cognitivos formais da literatura, condições básicas para que a cognição evolua sob uma perspectiva computacional. Desenvolver um ambiente para serviços inteligentes em nuvem altamente inovador, seguro, interoperável e sensível à qualidade-de-serviço construindo um ambiente de nuvem intercontinental robusto que, por design, seja capaz lidar com a heterogeneidade dos sistemas distribuídos em nuvem e também outros serviços para interação de comunidades locais. Investigar novos sistemas que representem a semântica de dados através do estudo de soluções de modelagem e técnicas de desenvolvimento para apoiar aplicações de software que se beneficiem da estrutura de Bases de Dados Ativas, com novas características de armazenamento e da recuperação dos dados. Conceber novas abordagens e explorar técnicas, métodos e ferramentas com foco no processo de Verificação e Validação para o desenvolvimento de sistemas cyberphysical nas fases de especificação, projeto e implementação. Desenvolver novas tecnologias fotônicas, novos materiais e dispositivos puramente fotônicos, para geração, transmissão, processamento e detecção de sinais ópticos para a transmissão e processamento de informação, de forma cada vez mais veloz, mais eficiente e de menor custo. Desenvolver ferramenta de simulação para testar algoritmos de prospecção da água lunar para a missão 2020 da I-Space / Team Hakuto Lunar Rover na lua. Estudar sistemas embarcados adaptativos.

PROJETOS VINCULADOS

PAÍSES PARCEIROS

Dinamarca; Colômbia; França; Espanha; Estados Unidos; Japão; Canadá; Hungria; Itália; Portugal; Reino Unido; Alemanha; Suécia; Austrália; Finlândia.

Justificativa: Um dos grandes desafios globais das ciências biológicas para o século XXI é integrar o conhecimento gerado pelas ditas ciências ¨ômicas¨ para atingir um melhor entendimento do funcionamento celular. O potencial de impacto das ¨ômicas¨ é limitado pela tecnologia instrumental atualmente disponível, mas que evolui rapidamente, e pelas bases de dados, que ainda são predominantemente incompletas. Assim, o tema contempla não apenas a obtenção e caracterização de dados de genomas, transcritomas, proteomas e metabolomas, mas também estudos visando desenvolvimento e implementação de instrumental para a área; associação e integração de dados e plataformas de diferentes ¨ômicas¨; uso dos dados em larga escala de sequencias de DNA, RNA proteína ou outros metabólitos  para a geração de novos produtos; geração de conhecimento em biologia sistêmica e genômica funcional; integração entre a biologia e ciência da computação, estatística, matemática e/ou engenharia para armazenar, analisar, interpretar e processar dados biológicos em larga escala.

Objetivo: Obter, armazenar, analisar, interpretar e processar dados biológicos em larga escala.

Descrição do Objetivo: Integrar conhecimentos de diferentes áreas e especialidades da Unicamp, para desenvolvimento de projetos de pesquisa e formação de pesquisadores com conhecimento amplo para resolver os problemas complexos e multidisciplinares de nosso país; aprimorar conhecimento do corpo docente da Unicamp na área; aumentar o número de publicações em revistas internacionais no tema; aumentar o número de publicações em coautoria com pesquisadores estrangeiros; consolidar parcerias internacionais existentes; fomentar e concretizar novas parcerias e projetos internacionais; atração de discentes, pesquisadores e docentes com experiência internacional; inserção, na estrutura curricular dos programas, de matérias, temas e disciplinas em língua estrangeira; melhorar a porcentagem de alunos e docentes da universidade com fluência em língua estrangeira; melhorar o percentual do corpo técnico com fluência em outro idioma; melhorar a formação de doutores plenos no exterior; melhorar a formação de doutores com doutorado sanduíche no exterior; melhorar a porcentagem de docentes com pós-doutorado no exterior; atrair jovens talentos com experiência no exterior ou estrangeiros; melhorar a participação de discentes e docentes em eventos no exterior.

PROJETOS VINCULADOS

PAÍSES PARCEIROS

Espanha; Canadá; Chile; Estados Unidos; Suíça; Portugal; Alemanha; Áustria; Dinamarca; Reino Unido; Holanda; África do Sul; França; Suécia; Eslovênia; Austrália; Singapura.

Justificativa: A economia e o funcionamento global são dependentes da colocação no mercado de produtos inovadores capazes de atender a novas demandas, assim como da evolução de produtos já existentes. A investigação e o estabelecimento de novas estratégias e tecnologias relacionadas ao projeto de produtos pode, por exemplo, ser realizada através do projeto e prototipagem de produtos por meios convencionais ou mediados por computadores, frequentemente envolvendo modelagem matemática e simulação, técnicas como a manufatura aditiva e outras envolvendo processamento em escala submicrométrica, como a microfluídica ou a modificação das características superficiais de materiais, sempre com vistas a atingir atributos específicos. Os processos de manufatura destes novos produtos devem ser projetados e implantados, casos inexistentes, ou, se já estiverem em operação, frequentemente requererem reformulação quanto aos custos, eficiência energética e também quanto a potenciais impactos ambientais. A aplicação, por exemplo, dos princípios da engenharia de sistemas ao planejamento, projeto, desenvolvimento, otimização, operação e controle dos processos industriais, mesmo no que tange ao fluxo de informação e de materiais, propicia a obtenção de produtos com maior qualidade, de forma mais rápida e eficiente, a custos mais competitivos. No ramo de alimentos, por exemplo, a redução do número e teor de ingredientes e componentes de formulações de produtos processados, a diminuição do tempo de processo com redução de custos de operação e o aumento de valor agregado são importantes desafios. A inovação também está presente no ambiente do desenvolvimento agrícola, especialmente no que tange aos processos produtivos de alta escala, exigindo tomadas de decisão em tempo real e cada vez mais precisas visando à lucratividade e produtividade, o que tem alto impacto no ramo da agroindústria e de todos os seus desdobramentos. Novos materiais e produtos podem ser mais eficientemente desenvolvidos, desde moléculas poliméricas, combustíveis, válvulas para distintas aplicações, microchips, telefones celulares, dispositivos para o processamento digital de sinais e reconhecimento de padrões, produtos para a construção civil, equipamentos e dispositivos de uso médico até máquinas de uso industrial ou agrícola, de forma praticamente ilimitada. Portanto, concentrar esforços neste tema com relação à internacionalização é de enorme importância para a UNICAMP.

Objetivo: Investigação e estabelecimento de novas estratégias e tecnologias relacionadas ao projeto de produtos e de processos produtivos inovadores.

Descrição do Objetivo: Este objetivo foi estabelecido para integrar conhecimentos de diferentes áreas e especialidades da Unicamp para desenvolver projetos de pesquisa e formar pesquisadores com conhecimento amplo para resolver os problemas complexos e multidisciplinares. Em consequência, será possível aprimorar o conhecimento do corpo docente da Unicamp na área, aumentar publicações em revistas internacionais no tema e em coautoria com pesquisadores estrangeiros, consolidar parcerias internacionais existentes, atrair discentes, pesquisadores e docentes com experiência internacional, inserir na estrutura curricular dos programas conteúdos e disciplinas em línguas estrangeiras, melhorar a fração de alunos, docentes e do corpo técnico da Unicamp fluentes em outros idiomas, melhorar a formação de doutores plenos e com doutorado sanduíche no exterior, aumentar a fração de docentes com pós-doutorado no exterior e a participação de discentes e docentes em eventos no exterior, assim como estimular o empreendedorismo. Os objetivos específicos nesse sentido incluem: a) obter uma vasta gama de bioprodutos para distintas aplicações a partir de biomassa originária de diferentes tipos de plantas; b) o desenvolvimento de (bio)processos e (bio)produtos na indústria alimentícia visando obter alimentos mais seguros, com alta qualidade tecnológica e nutricional, a partir de processos sustentáveis; c) o desenvolvimento de sistemas de climatização inteligentes para a produção animal; d) a proposição do desenvolvimento de pesquisas em processos de manufatura avançada de vários produtos.

PROJETOS VINCULADOS

PAÍSES PARCEIROS

Espanha; Grécia; Suíça; Japão; Estados Unidos; Dinamarca; Irlanda; Nova Zelândia; Coreia do Sul; Reino Unido; Alemanha; França; Áustria; Portugal; Austrália; Chile; Holanda; Canadá; Bélgica; Argentina; Itália; Suécia; Coreia do Sul.