As muitas utilidades do estudo dos sistemas complexos

Ferramentas matemáticas norteiam grupo da FT que busca soluções para desafios sociais, ambientais e das engenharias

Em 2021, o físico e cientista dos materiais Yuri Alexandre Meyer defendeu sua tese de doutorado sobre compósitos de alumínio e cobre (ligas usadas nas indústrias aeronáutica e automotiva). Anos depois, o pesquisador resolveu reler o próprio trabalho e chegou a uma conclusão diferente da original, ao notar que os elementos químicos em interação dentro da liga se comportavam, matematicamente, como jogadores em uma disputa estratégica. “Comecei a perceber que tinha uma competição entre os elementos químicos e então modelei aquilo com teoria dos jogos”, diz ele, referindo-se ao ramo da matemática que estuda situações em que o resultado de cada participante depende não apenas de suas próprias escolhas, mas das escolhas dos demais.

Essa releitura inspirou o surgimento, em 2025, do Grupo de Engenharia de Sistemas Complexos (Gesc), na Faculdade de Tecnologia (FT) da Unicamp. Fundado por Meyer e pelo engenheiro civil Rafael Henrique de Oliveira, o grupo aplica as mesmas ferramentas matemáticas – teoria dos jogos, cadeias de Markov e simulações de Monte Carlo – a problemas de engenharia de transportes, meio ambiente e ciência dos materiais. A premissa comum é que esses campos compartilham uma característica estrutural: envolvem variáveis cujas interações não são lineares, de modo que alterar um elemento do sistema produz efeitos que não se reduzem à soma das partes. A proposta é investigar se problemas aparentemente distintos podem ser descritos por estruturas matemáticas semelhantes.

No caso do doutorado de Meyer, a resistência mecânica e a resistência à corrosão são propriedades que tendem a se contrariar: “Se você melhora uma, piora outra”, resume. É como uma negociação em que nenhum lado consegue tudo o que quer. No modelo, os componentes da liga se comportam como negociadores que ajustam suas estratégias até chegar a um ponto de compromisso, o que a teoria dos jogos chama de equilíbrio de Nash. Nesse ponto, nenhum dos lados tem mais o que ganhar mudando de posição sozinho: qualquer alteração unilateral pioraria o resultado de quem a fizer.

Meyer e Oliveira ingressaram como docentes na FT em dezembro de 2024 e fundaram o Gesc poucos meses depois. O grupo conta hoje com quatro colaboradores da Universidade, dois pesquisadores do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e um do Instituto Militar de Engenharia (IME), além de 14 estudantes de graduação e pós-graduação.

Dos materiais aos transportes

A releitura da tese de Meyer deu origem a duas pesquisas em andamento no grupo. A primeira modela os elementos da liga como agentes em competição, cujas propriedades resultantes emergem como estados de equilíbrio. A segunda estende o modelo ao domínio da mecânica quântica, onde as interações entre partículas introduzem graus de incerteza que modelos clássicos não capturam.

Na temática voltada para o transporte, uma das linhas de investigação do grupo pesquisa como as instabilidades geopolíticas afetam redes internacionais de transporte aéreo. O estudo, explica Meyer, toma como caso a disrupção do espaço aéreo associada à escalada entre Irã e Israel no Oriente Médio, examinando como hubs como Dubai, Doha e Istambul ganham ou perdem relevância quando conflitos alteram rotas, custos operacionais e percepção de risco. O docente diz que o ponto central não é o conflito em si: “O risco geopolítico não deve ser visto apenas como um choque externo ou temporário, mas como uma força estrutural, capaz de reorganizar redes aéreas internacionais”. A mesma lógica orienta pesquisas sobre as rotas marítimas do Ártico, cuja reorganização pelo degelo abre novas disputas estratégicas entre países e operadores logísticos.

Examinar a competitividade do transporte hidroviário de carga é foco de outro estudo, no qual um modelo propõe que a baixa utilização das hidrovias brasileiras decorre, também, de desalinhamentos de incentivos entre os atores envolvidos (governo, empresas gestoras de carga e operadores logísticos), para além das limitações técnicas e de infraestrutura já conhecidas. O trabalho, explicam os coordenadores, avalia de que maneira instrumentos de política pública, tais como subsídios ao transporte hidroviário e taxação de carbono sobre modos mais emissores, podem deslocar o equilíbrio em direção a uma logística mais sustentável.

O grupo de pesquisadores ainda se debruça sobre a tarifação do espaço aéreo para operações com drones de entrega. Nesse caso, a pergunta de fundo é regulatória: “Como o espaço aéreo vai se comportar com a entrada de empresas de entrega por drone e como vamos tarifar isso, protegendo empresas que já estão aqui e chegando a um ponto de equilíbrio no que diz respeito às novas?”, diz Meyer.

Também é objeto de estudo do Gesc o transporte individual, campo em que Oliveira pesquisou a contribuição de diferentes fatores às emissões veiculares – condição do pavimento, comportamento do condutor, tráfego e clima, por exemplo. Uma das abordagens em desenvolvimento, explica ele, usa sensores inerciais embarcados para mapear indicadores de agressividade ao volante. “Um condutor menos agressivo teria valores menores de variação da aceleração longitudinal; um mais agressivo, valores maiores. A partir de sensores embarcados, a gente consegue monitorar isso.”

Meio ambiente

Na área ambiental, uma pesquisa em andamento aplica a teoria dos jogos à geopolítica das terras raras, minerais usados na fabricação de veículos elétricos e eletrônicos avançados. A questão central, indica Meyer, é entender por que países ricos nesses recursos frequentemente permanecem presos à exportação de matéria bruta, em vez de avançar para etapas de maior valor agregado. O modelo, desenvolvido pela mestranda Vivian Honorato Fonseca Chinelatto, formaliza matematicamente as condições sob as quais exportar o bem bruto ou investir em industrialização interna se torna a estratégia dominante para um país exportador.

Essa linha conecta o Gesc à sociofísica, campo que aplica métodos da física estatística ao estudo de fenômenos sociais e econômicos. O grupo mantém colaboração com o professor emérito Serge Galam, pesquisador da universidade Sciences Po Paris e um dos formuladores da área. Ainda que o campo suscite reservas entre parte dos pesquisadores das ciências humanas, que apontam um risco de reduzir fenômenos sociais a modelos físicos, os coordenadores do Gesc ponderam a crítica e reconhecem o limite: “Nunca vamos propor uma ferramenta que seja tão definitiva quanto a ação. O que a gente traz são ferramentas que buscam possibilitar uma reflexão mais embasada sobre uma decisão que seria tomada numa esfera política”, afirma Oliveira.

O grupo não restringe o perfil de candidatos por área de formação. Os docentes contam que os alunos de iniciação científica vêm de diferentes cursos da FT, não apenas da Engenharia de Transportes. Entre os mestrandos, há um com formação em direito que pesquisa pedágios em hidrovias como mecanismo de regulação econômica, modelado pela teoria dos jogos. “A gente não fecha portas; pelo contrário, acho que isso valoriza e está de acordo com a filosofia do grupo”, diz Oliveira.