Os professores colocados lado a lado para uma foto no hall de entrada do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (Imecc), da Unicamp, formam uma verdadeira seleção. Juntos, eles transformaram a frieza dos cálculos e tabelas em ações práticas e políticas públicas que orientam governos e salvam vidas pelo Brasil afora. Há 40 anos, inspirados na ideia de “jogar diferente com os números”, eles perceberam que uma improvável parceria entre matemáticos e biólogos daria jogo e, melhor, resultados positivos. Assim, passaram a se dedicar ao time da biomatemática.
À biologia cabe apresentar os fenômenos complexos da vida. A matemática os organiza em padrões mensuráveis e analisáveis. O resultado disso é uma área interdisciplinar que aplica ferramentas, modelos e teorias para estudar, simular e prever fenômenos e sistemas biológicos. O objetivo aqui é traduzir vários aspectos da vida em equações e gráficos, permitindo testar cenários, analisar dinâmicas de populações e compreender a incidência e avanço de doenças, por exemplo.
Em 1980, a ideia de criar um dos primeiros grupos brasileiros dessa vertente de pesquisa surgiu, ainda como possibilidade. A forma de ação foi sendo dada a partir de trabalhos de iniciação científica com alunos da graduação, orientados pelo professor Rodney Bassanezi que, de acordo com uma reportagem jornalística da época, seguiu à risca o objetivo de “derrubar barreiras que sempre tornavam difíceis as interações entre matemáticos e biólogos”.
A partir de 1986, o mesmo Bassanezi, em parceria com os colegas João Frederico Meyer, Laércio Vendite, Laécio Carvalho de Barros, Wilson Castro Ferreira Júnior e Estevão Esmi Laureano – mais recentemente, a equipe ganhou o reforço da professora Jaqueline Godoy Mesquita – formaram o grupo que é considerado referência da biomatemática no país.
Outro impulso para que o trabalho avançasse foi uma série de palestras realizadas na Universidade, em junho de 1989, pelo israelense-estadunidense Lee Segel, professor do Instituto Weizmann, de Israel. Ele consolidou o caminho para que a biomatemática se expandisse na Unicamp. O próprio Segel se autodefinia como um “pregador em busca de seguidores”.
Nesta época, uma das pesquisas desenvolvidas na Universidade observava a dinâmica do crescimento de tumores cancerígenos e sua resistência às drogas quimioterápicas. O trabalho era feito em parceria com o Hospital da Mulher Prof. Dr. José Aristodemo Pinotti – Caism. Tratava-se da continuação de uma pesquisa desenvolvida pelo professor Laércio Vendite, também da Unicamp, em sua tese de doutorado realizada em Trento, na Itália.
Juntamente com um grupo de oncologistas italianos, Vendite desenvolveu um modelo matemático para analisar a resistência adquirida pelas células tumorais após certo tempo de tratamento com quimioterápicos. A partir do tamanho inicial do tumor era possível saber que fração dele passava a ser resistente à droga. Através de simulações sobre velocidade de crescimento do tumor, taxa de mutação e de destruição das células cancerígenas pelo medicamento, o modelo matemático determinava o momento em que o tratamento deixava de fazer efeito e havia a necessidade da troca das drogas utilizadas, otimizando as ações.
A sintonia entre duas áreas, aparentemente, tão distantes chamou a atenção da sociedade ao redor e de outros estudantes naquele final de década. De acordo com reportagem do jornal Folha de S. Paulo, publicada em junho de 1989, dos então 11 mestrandos admitidos pelo Departamento de Matemática Aplicada da Unicamp, oito haviam escolhido a área da biomatemática.
Ao longo dessas quatro décadas, o grupo contribuiu para o desenvolvimento de modelos matemáticos aplicados a problemas reais da sociedade. O impacto da propagação de epidemias, dinâmica populacional, desenvolvimento de medicamentos, controle de pragas agrícolas, poluição ambiental, previsão da eficácia de tratamentos, genética e hereditariedade, além de aplicações em sistemas biológicos e médicos são alguns dos muitos exemplos. Nesse contexto, é interessante destacar que a matemática não serve apenas para “resolver contas”, mas para identificar padrões; fazer previsões; reduzir incertezas e apoiar decisões.
Lógica Fuzzy
Com um olhar um pouco mais apurado sobre o trabalho desenvolvido, é importante mencionar a utilização da chamada Lógica Fuzzy nos levantamentos feitos pela equipe do Imecc. Ela foi apresentada ao mundo em 1965 pelo engenheiro e cientista da computação azerbaijano-americano Lotfi Zadeh, que lecionava na Universidade da Califórnia, em Berkeley (EUA). O professor criou um método que permitia ao computador entender e processar informações com base na linguagem e raciocínio humanos, que não vivem apenas de certezas absolutas. A Lógica Fuzzy permite que a análise de uma máquina possa avaliar e atuar com certos graus de imprecisão, exatamente como o cérebro faria. Estamos falando de algo que, hoje, pode ser aplicado ao funcionamento da Inteligência Artificial.
Em paralelo, para reforçar as infinitas possibilidades da biomatemática, o grupo tem trabalhado em conjunto com a Faculdade de Ciências Médicas (FCM) no diagnóstico de câncer de próstata. “A partir de trabalhos acadêmicos, foi produzido um software para predizer o estadiamento (processo médico que avalia a localização, tamanho e extensão de uma doença no corpo) da doença”, explica o professor Barros.
Outro trabalho diz respeito aos riscos de incêndios florestais, que são calculados a partir de variáveis físicas (altitude, tipologia florestal, presença de estradas e cursos d’água). Tal indicador envolve modelos de Machine Learning e a já mencionada Lógica Fuzzy para que, a partir dos dados reais georreferenciados, seja possível identificar localidades em uma determinada região que possuem uma maior propensão à ocorrência dos incêndios florestais, otimizando as tomada de decisão pelo Poder Público.
O professor Estevão Esmi, há uma década no grupo, também utiliza a Lógica Fuzzy em trabalhos em parceria com a FCM, já tendo desenvolvido desde um sistema de auxílio para diagnóstico de endometriose até questões envolvendo UTIs para gestantes de alto risco. “Atualmente, tenho trabalhado na elaboração de um sistema computacional baseado em aprendizagem de máquina que auxilie na elaboração assertivas de laudos de Transtorno do Espectro Autista”, conta ele.
Com tantas vertentes de atuação, o professor Barros menciona que, além da formação de um grande número de pessoas nessa área ao longo de 40 anos da biomatemática, um dos sólidos legados do grupo são os materiais didáticos – livros e uma revista -, que pode ser acessada pelo link: https://www.ime.unicamp.br/~biomat/revistas.htm.
Representatividade
Os anos passaram e novos integrantes surgiram, como a professora Jaqueline Godoy Mesquita, atual presidente da Sociedade Brasileira de Matemática e da Unión Matemática da América Latina e Caribe. Ela é a única mulher do grupo até o momento. “A representatividade é extremamente importante. Recentemente, tivemos a aprovação de mais uma mulher em um concurso na área de Matemática Aplicada, e espero muito que ela venha integrar o grupo, fortalecendo ainda mais essa presença feminina. Embora tenhamos observado avanços importantes, ainda existe uma sub-representação significativa. A presença de mulheres em espaços de pesquisa, liderança e tomada de decisão é fundamental porque gera identificação e inspira novas gerações”, comenta ela. “A biomatemática também pode, e deve, ser um espaço de representatividade, mostrando às jovens estudantes que elas pertencem a esse universo e podem ocupar qualquer posição que desejarem”, reforça a professora.
Pandemia
Jaqueline Mesquita lembra que, durante a pandemia do coronavírus, modelos matemáticos foram aplicados para apoiar decisões relacionadas a quarentenas, prever ondas de contágio e entender a dinâmica da propagação da covid. “Mas a biomatemática vai muito além da área da Saúde. Hoje, diante de desafios como as mudanças climáticas e o aquecimento global, ela também pode ser uma grande aliada para modelar fenômenos ambientais, estudar impactos em ecossistemas, prever cenários futuros e contribuir para soluções sustentáveis. É uma área que está diretamente conectada à melhoria da qualidade de vida e ao enfrentamento de problemas que afetam toda a sociedade”, aponta.
Futuro
De acordo com o professor Laércio Vendite, a biomatemática evoluiu de maneira muito significativa nas últimas quatro décadas graças também à tecnologia. “No início, muitos estudos trabalhavam com modelos mais teóricos e com capacidade computacional bastante limitada. Hoje, temos acesso a grandes volumes de dados, computadores muito mais potentes e ferramentas capazes de analisar sistemas biológicos extremamente complexos em tempo real”, explica ele. “Essa evolução aproximou ainda mais a biomatemática de áreas como medicina, genética, epidemiologia e neurociência, ampliando suas aplicações práticas na sociedade”, explica.
O colega Laécio de Barros acredita que o legado da biomatemática é bastante animador. “Assim como diversas áreas da Matemática Aplicada, acreditamos que a nossa também irá, naturalmente, lançar mão de novas tecnologias na busca de tratar temas ligados à vida de modo geral; podendo ir da psicologia às questões de conforto ambiental. Falo desses dois porque já fomos consultados por especialistas das áreas, sobre a possibilidade de auxiliá-los de alguma forma”, conta.
Nesse contexto, a Inteligência Artificial passou a ter um papel cada vez mais importante. A IA permite, por exemplo, processar quantidades consideráveis de dados biológicos e médicos, identificar padrões difíceis de serem percebidos por métodos tradicionais e tornar os modelos biomatemáticos mais precisos e rápidos. “Atualmente, biomatemática e Inteligência Artificial caminham de forma bastante integrada em diversas pesquisas, especialmente em áreas como diagnóstico médico, previsão de epidemias, medicina personalizada e desenvolvimento de medicamentos”, detalha Vendite.
Ainda segundo ele, mais do que substituir os modelos matemáticos clássicos, a IA surge como uma ferramenta que amplia a capacidade de análise e abre novas possibilidades para a pesquisa científica. A tendência é que a biomatemática tenha um papel cada vez mais estratégico no futuro, principalmente em áreas que exigem previsão, análise de grandes volumes de dados e tomada de decisões rápidas.
Medicina personalizada
Na Saúde, por exemplo, a expectativa é avançar na chamada “medicina personalizada”, em que modelos matemáticos poderão ajudar a indicar tratamentos mais adequados para cada paciente, considerando características genéticas e clínicas específicas.
Também há um grande potencial em áreas como mudanças climáticas, preservação ambiental, agricultura sustentável e estudo do envelhecimento populacional.
“No fundo, a biomatemática tende a se consolidar como uma ponte entre os dados e as decisões. Em um mundo cada vez mais complexo, ela oferece ferramentas para transformar informações dispersas em conhecimento útil para a ciência e para a sociedade”, aponta Vendite.
Recentemente, o Imecc recebeu um evento científico na área de biomatemática reunindo pesquisadores de diversas partes do mundo, como Bulgária, Canadá, Chile, Estados Unidos, Espanha, Índia, Itália, Polônia, Portugal, República Tcheca e Turquia. “Isso demonstra não apenas a qualidade científica desenvolvida aqui, mas também a capacidade da Unicamp de promover conexões internacionais e fortalecer colaborações em escala global”, atesta a professora Jaqueline Mesquita, deixando claro que ela e seus companheiros de time continuam avançando no campo da Ciência, e rápido.
Europa é o ‘berço’
A Europa é o berço da disciplina, mas ela ganhou o formato que conhecemos hoje na década de 1920, com o desenvolvimento independente das equações de predação pelo biofísico nascido na Ucrânia, Alfred James Lotka, e pelo matemático italiano Vito Volterra. Já como disciplina acadêmica formal, a primeira pós-graduação em biomatemática foi iniciada em 1947, nos Estados Unidos, na Universidade de Chicago, pelo biofísico russo Nicolas Rashevsky.
Conferência
Uma conferência realizada na segunda quinzena de maio no Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (Imecc) celebrou Martin Bohner, matemático de reconhecimento internacional e professor da Missouri University of Science and Technology. Bohner é amplamente conhecido por seu papel pioneiro no desenvolvimento das equações dinâmicas em escalas temporais, teoria que unifica equações diferenciais e de diferenças e impactou pesquisas em diversas áreas do conhecimento.
Autor de mais de 350 artigos e sete livros, Bohner também exerceu importante liderança acadêmica como editor de periódicos científicos e presidente da International Society of Difference Equations. Esta conferência celebrou seus 60 anos e homenageou uma carreira marcada pela excelência científica, colaboração e profunda contribuição à comunidade matemática internacional.
Aplicações da Matemática
- Epidemiologia: uso de modelos matemáticos para prever a propagação de doenças infecciosas e planejar estratégias de vacinação ou contenção;
- Ecologia: análise de interações entre espécies, dinâmica de crescimento populacional e preservação de espécies ameaçadas;
- Genética e Evolução: estudo de mutações, frequência de genes em populações ao longo do tempo e heredogramas utilizando probabilidade e estatística;
- Biomedicina e Farmacologia: simulações de como medicamentos se espalham no organismo e cálculo da dosagem ideal para tratamentos;
- Fisiologia: modelagem matemática do funcionamento de órgãos específicos, como a forma que o sangue flui no sistema circulatório ou os impulsos elétricos no coração.
Fonte: Imecc
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