Projetos Cadastrados


Biologia

Análise da Interação de Peptídeos Antimicrobianos da Família dos Mastoparanos com Sistemas Mimeticos de Membranas Biológicas: Estudos Usando Simulação Computacional por Dinâmica Molecular

Descrição do Projeto

No sistema imunológico de todas as espécies, desde plantas até mamíferos, encontram-se peptídeos antimicrobianos, AMP, produzidos por muitos tecidos em diferentes tipos de células e apresentando grande variedade de atividade e estrutura.

Uma família de AMP extraídos de vespas, denominados de mastoparanos, apresentam uma variedade de características que determinam a ocorrência e a intensidade de atividades biológicas, tais como, atividade antimicrobiana, atividade quimiotática, de degranulação de mastócitos, atividade hemolítica, neurotoxicidade, etc.. Para isso competem, de forma ainda não completamente compreendidas, diversos fatores estruturais, tais como, a sequência de aminoácidos, a cationicidade, a hidrofobicidade, a amidação do C-terminal, a presença de triptofanos e cisteínas e a conformação – estrutura secundária.

Dados experimentais indicam que a atividade antimicrobiana destes peptídeos é potencializada pela conformação de alfa hélice anfipática observada no ambiente membranar. Em solução aquosa, em geral, eles não apresentam estruturação significativa. O conjunto de informações experimentais, usando sistemas modelos, conduziu à proposição de três mecanismos de ação destes peptídeos nas membranas biológicas: pela formação de poros transmembrânicos; pela formação de poros toroidais ou pelo mecanismo tipo carpete. Mas as evidencias experimentais, juntamente com a variabilidade do ambiente e características estruturais dos peptídeos, não permitem uma conclusão definitiva para o modelo de interação ou para a especificidade e eficácia da interação.

Ensaios “in silicon” permitem investigar os sistemas no nível de representação atômico e podem proporcionar informações que permitam aprofundar a compreensão dos mecanismos de interação. O objetivo das investigações de nosso grupo é estudar as interações de peptídeos antimicrobianos da família dos mastoparanos com sistemas que mimetizem o ambiente hidrofóbico/hidrofílico encontrado nas membranas biológicas. Em particular, têm sido estudados os aspectos estruturais dos peptídeos em misturas TFE-água, em soluções aquosas contendo micelas de SDS e DPC e em soluções contendo bicamadas POPG, que mimetizam membranas bacterianas e PCPG, para membranas de organismos eucariontes. A importância de se entender esses mecanismos está dirigida atualmente ao desenho de novos peptídeos que apresentem atividade farmacológica otimizada.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
José Roberto Ruggiero Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Fernando César Lopes Filho Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Gisele Baldissera Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Tamara Rodrigues Valder Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Carolina Penhavel de Souza Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Sabrina Thais Broggio Costa Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Decomposição por Matching Pursuit do Sinal de EEG em Apnéia do Sono

Descrição do Projeto

Este projeto visa dar continuidade ao projeto HCPA-06/654, no qual foi coletada uma série de polissonogramas de pacientes com suspeita de SAHOS, os quais estão sendo analisados. Quando este projeto foi inicialmente elaborado, não havia a viabilidade computacional de se fazer alguns tipos de análises sobre o sinal; entretanto, com a recente implementação de um GRID computacional pela UNESP de alto poder computacional, e a colaboração de um dos pesquisadores com um grupo atualmente trabalhando em Botucatu, vislumbramos a possibilidade de acesso a mais estas variáveis.
O grupo possui experiência na utilização das ferramentas e pretende-se aplicá-las a um conjunto muito maior de dados. O projeto e notoriamente interdisciplinar e algumas seções podem ser suprimidas sem perda de generalidade, dependendo do enfoque do leitor. A novidade está em utilizar Matching Pursuit com dicionários com modulação de frequencia em um banco de dados de 57 polissonogramas de pacientes com SAHOS de forma a estudar tanto a ferramenta como a informção eletrosiologica obtida dela, o que só é possível com o GRID.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ney Lemke Instituto de Biociências de Botucatu
Gunther Johannes Lewczuk Gerhardt Universidade de Caxias do Sul
Suzana Veiga Schonwald Hospital de Clínicas de Porto Alegre
Marcia Lorena Fagundes Chaves Hospital de Clínicas de Porto Alegre
Emerson Luis de Santa Helena Universidade Federal de Sergipe
Sérgio Saldanha Menna Barreto Hospital de Clínicas de Porto Alegre
Simone Chaves Fagondes Hospital de Clínicas de Porto Alegre

Estudos computacionais em proteínas

Descrição do Projeto

Este projeto trata do estudo de modelos computacionais em física biológica molecular, particularmente no estudo de proteínas e do seu enovelamento. As proteínas compõem o maquinário que controla a maioria das funções dos organismos vivos. A compreensão do problema de enovelamento de proteína pode levar a aplicações muito promissoras. O fato que suas atividades dependem das suas estruturas tridimensionais e dinâmicas e não simplesmente da suas seqüências de amino-ácidos apresenta novos desafios conceituais. A teoria de superfícies de potencial tem tido sucesso na explicação qualitativa e quantitativa de muitos experimentos de enovelamento. Investigações tanto teóricas como experimentais tem explorado a termodinâmica das proteínas e a cinética do enovelamento em diferentes regimes de temperatura e condições de ambiente. Por meio de modelos computacionais e variando as condições de ambiente, a estrutura subjacente da superfície de potencial das proteínas pode ser investigada em diferentes níveis, de aspectos locais à perspectivas globais.

De forma mais específica, neste projeto focamos o estudo de detalhes mecanísticos do estado nativo e do enovelamento de proteínas. Modelos simplificados de enovelamento de proteínas são em geral construídos com potenciais baseados na estrutura nativa e estão fundamentados no princípio de frustração mínima. Exploramos diferentes níveis de simplificação destes modelos. Um dos problemas recorrentes que abordamos são os parâmetros característicos de tais modelos, tais que estes permitam um aumento consistente e progressivo no nível de complexidade dos sistemas estudados. Esta investigação será conduzida utilizando modelos Ca, Ca+Cß e com todos os átomos explícitos. Os vários colaboradores incluídos neste projeto abordarão uma grande variedade de assuntos nesta área. Alguns dos problemas abordados são:
(a) Estudos do efeito de frustração nas interações no estado nativo e sua implicação na cinética e termodinâmica do sistema.
(b) Caracterização de frustração e identificação de sítios ativos em proteínas.
(c) Efeito de topologia e hidrofobicidade em evolução de proteínas.
(d) Estudos e otimização do Hamiltoniano de sistemas para modelos baseados em estrutura.
(e) Estudo do coeficiente de difusão no enovelamento de proteínas
(f) Estudos de modos normais em enzimas associados à interação com inibidores.
(g) Interação de polímeros carregados (polianfóteros) com macromoléculas de diferentes sequencias primárias.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Vitor Barbanti Pereira Leite Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Jorge Chahine Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Leandro Cristante de Oliveira UC San Diego - Universidade de Brasília
Antonio Francisco Pereira de Araujo Universidade de Brasília
Sydney Jurado de Carvalho Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
José Nelson Onuchic UC San Diego
Paul Whitford Los Alamos National Laboratory
Jin Wang Stony Brook University
Michel Eduardo Beleza Yamagishi Embrapa

Estudo sobre a Reconfiguração e Múltiplos Caminhos Neurais no Sistema Neuromotor Aplicado a Gafanhotos

Descrição do Projeto

Nos últimos anos, muitos pesquisadores estão se interessando por modelos neuromotores para o desenvolvimento de novas abordagens para a construção de robôs ou interfaces homem-máquina.
Insetos estão entre os principais modelos adotados para estudo pois possuem o sistema neural dividido em gânglios e cada um desempenha uma função específica. O estudo do gânglio motor permite entender o funcionamento dos principais movimentos e seus padrões de funcionamento.
Propõe-se o uso de métodos baseados na teoria da informação para modelar a causalidade entre os subsistemas que compõem o gânglio ventral motor de gafanhotos adultos. Todos os sinais utilizados fazem parte da colaboração entre o laboratório de Processamento de Sinais do Departamento Engenharia Elétrica, EESC - USP, o Laboratorio de Linux e Processamento Paralelo da Unesp de Ilha Solteira, o Signal Processing and Control Group do Institute of Sound and Vibration Research (ISVR) e do Grupo de Neurociência da Escola de Biologia, ambos da Universidade de Southampton, Inglaterra.
O trabalho em conjunto com o GridUnesp permitirá o desenvolvimento de pessoal nas áreas de computação de alto-desempenho para aplicações em modelagem computacional biomédica.
O presente projeto compreende o desenvolvimento de modelos dinâmicos usando ferramentas da teoria da informação para a análise dos sinais biológicos coletados em experimentos utilizados no estudo do sistema neuromotor de gafanhotos.
O objetivo proposto procurará introduzir novos conhecimentos da neurofisiologia de gafanhotos no desenvolvimento de sistemas robóticos e próteses biomédicas.
Dentre as metas a serem alcançadas, destacam-se:
1. Desenvolvimento de algoritmos paramétricos para a estimativa da função densidade de probabilidade para as estimativas de informação mútua condicional em até 3 dimensões;
2. Paralelização e otimização dos algoritmos para: a estimativa da informação mútua e mútua condicional.
Além de métodos mais eficientes para geração dos dados surrogate data;
3. Validação das estruturas causais usando a técnica de embaralhamento de fase;
4. Formação de pelo menos 1 aluno de mestrado e 1 de doutorado com especialização na área de pesquisa proposta.
De forma complementar, será adotada a linguagem de programação python, usando-se recursos de programação paralela em ambiente computacional linux. Após o término do projeto, as rotinas serão disponibilizadas para a comunidade científica em nosso site.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ailton Akira Shinoda Unesp-FEIS
Carlos Dias Maciel USP
Jen John Lee USP
Luciana Nicácio USP
Christiane Marie Schweitzer UNESP

Filogenia Molecular, Genomica E Metagenomica em algumas Formigas Attini

Descrição do Projeto

Espécies representativas de formigas da tribo Attini serão caracterizadas quanto à expressão gênica, filogenia, evolução, diversidade e coevolução com microrganismos, com base em seqüências de genes e pseudogenes. Os resultados permitirão alocar estas formigas neotropicais como invertebrados modelos em estudos evolutivos.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Maurício Bacci Júnior Instituto de Biociências
Ivan Rizzo Guilherme Instituto de Geociências e Ciências Exatas

Especiação de anfíbios anuros em ambientes de altitude

Descrição do Projeto

Pretendemos realizar levantamentos de anuros em ambientes com altitude, principalmente do Sudeste do Brasil, para melhor compreender riqueza de espécies e mecanismos de especiação. Endemismos são comuns em ambientes de altitude devido às barreiras geradas pela topografia, que isolam populações ao longo do tempo. As serras do Mar e da Mantiqueira, por exemplo, apresentam elevado grau de endemismo de anuros (cerca de 90%), supostamente devido à interrupção de fluxo gênico, ocasionada pelo relevo acidentado. A diversificação de populações através do tempo gera linhagens diferentes, com divergência proporcional ao seu tempo de separação. A análise da variação em diferentes níveis e os padrões de variação observados são fundamentais para compreender os processos subjacentes à diversificação e definir limites entre espécies e populações. O conhecimento de processos que determinam padrões de diversidade biológica se dá em estudos de diversidade genética de populações naturais que revelam a biogeografia histórica de espécies próximas (filogeografia) e para melhor compreensão desta diversificação, deve-se incorporar informação de sistemática filogenética, atualmente impulsionada por avanços em:
(1) genômica, gerando muitas seqüências de DNA a preço viável;
(2) bioinformática, onde hardwares poderosos e algoritmos rápidos possibilitam analisar conjuntos de dados maiores e mais complexos, e
(3) avanços na teoria filogenética, que permitem inferências defensáveis frente a novos problemas. Pouco se conhece sobre os processos evolutivos que determinaram a diversificação biológica nos Neotrópicos.
A Mata Atlântica é um “hotspot” mundial de biodiversidade mas os processos evolutivos que originaram este ecossistema são quase desconhecidos. Esta região montanhosa compõe uma área geográfica minúscula se comparada às florestas de terra baixa, como a Amazônia, mas possui número maior de espécies. Porém, pesquisas sobre padrões geográficos de diversificação biológica nos neotrópicos têm como principal foco zonas de terras baixas. Pretendemos descrever novas espécies, ampliar distribuições geográficas e realizar estudos de filogeografia, genética populacional e filogenia, usando principalmente seqüências de DNA.
O projeto ampliará a coleção de anuros para estes ambientes e enriquecerá acervos de gravações, diapositivos e tecidos. Com os resultados obtidos esperamos contribuir para a conservação das espécies estudadas.
Os anfíbios enfrentam problemas provocados por uso intensivo e não sustentado de recursos naturais. Várias espécies desapareceram nas últimas décadas e outras sofrem declínios populacionais decorrentes de degradação ambiental ou outros fatores. Em alguns casos, as razões dos declínios e extinções são desconhecidas pois ocorrem em ambientes aparentemente inalterados. Neste cenário, torna-se necessário compreender melhor a diversidade e a riqueza de espécies, bem como os processos de especiação relacionados à gênese desta riqueza. Sua compreensão permitirá ações de conservação com embasamento científico sólido e, em futuro próximo, permitirá monitorar as condições de sobrevivência das populações, por exemplo, nos estudos sobre aquecimento global.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Célio Fernando Baptista Haddad UNESP, Rio Claro
Sanae Kasahara UNESP, Rio Claro
Sérgio Furtado dos Reis Unicamp, Campinas
Kelly Raquel Zamudio Cornell University, New York
Jose Perez Pombal Junior Museu Nacional/UFRJ, Rio de Janeiro
Carlos Alberto Gonçalves Silva Jared Instituto Butantan, São Paulo
Marta Maria Antoniazzi Instituto Butantan, São Paulo
Taran Grant PUCRS, Porto Alegre
Julián Faivovich UNESP, Rio Claro
João Miguel de Barros Alexandrino Unifesp, Diadema
Cynthia Peralta de Almeida Prado UNESP, Jaboticabal
Cinthia Aguirre Brasileiro Unifesp, Diadema
Itamar Alves Martins Unitau, Taubaté

Estudo da Interação de Anestésicos Locais com Biomembranas

Descrição do Projeto

Os anestésicos locais (AL) têm ampla aplicação na clinica médica e odontológica. Por serem moléculas anfifílicas, os anestésicos locais têm grande afinidade pela membrana celular. De fato, foi encontrada uma forte correlação entre a potencia dos anestésicos e a sua capacidade de penetrar na camada lipídica. Assim, o estudo da interação de AL com biomembranas tem por finalidade entender o mecanismo de ação dos anestésicos, para melhorar a eficácia dos mesmos e minimizar seus efeitos colaterais através do desenho racional de novos fármacos com atividade anestésica ou através da veiculação (drug-delivery) de AL de uso consagrado utilizando, por exemplo, lipossomas.
Neste projeto propomos utilizar a técnica de simulação de Dinâmica Molecular (DM) para investigar, com detalhe microscópico, a interação de anestésicos locais com membranas biológicas. A metodologia DM é baseada nos princípios básicos da mecânica clássica e da física estatística e pode proporcionar uma janela no comportamento dinâmico microscópico dos átomos que constituem um sistema dado. Abordaremos o problema da interação de diferentes ALs com biomembranas através de simulações de dinâmica molecular atomísticas com o objetivo de entender como diferentes ALs interagem com alvos específicos nas membranas e como modificam suas propriedades físicas.
Pretendemos assim, correlacionar a estrutura da droga com os efeitos nas membranas visando contribuir a discussão do mecanismo de ação dos ALs. O estudo será focalizado nas propriedades estruturais e dinâmicas de bicamadas (na escala de tempo dos nanosegundos), nas fases biologicamente relevantes. O tamanho dos sistemas biológicos que pretendemos estudar - ~80.000 átomos - assim como as escalas de tempo - da ordem de nanosegundos - requerem um alto poder computacional, o que justifica a utilização de processamento em cluster, com diferentes processadores rodando em paralelo, que é objeto da presente solicitação de auxílio. A estratégia será a utilização de processamento em paralelo para a realização das pesadas simulações que se antecipam. Será utilizado o mais avançado conjunto de programas de MD de computação paralela disponível na comunidade científica, NAMD (http://www.ks.uiuc.edu/Research/namd), desenvolvido pelo grupo de Klaus Schulten.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Leonardo Fernandes Fraceto UNESP/Campus Sorocaba
Mónica Andrea Pickholz FFyB-UBA
Eneida de Paula Unicamp
Renato Grillo UNESP/Sorocaba
Nathalie Ferreira Silva de Melo UNESP/Sorocaba

Aplicações de Química Quântica Computacional no Estudo de Produtos Naturais

Descrição do Projeto

Flavonóides são compostos fenólicos que estão presentes em plantas e em uma grande variedade de frutas e vegetais. Atribuem-se a essas moléculas um vasto conjunto de ações, dentre as quais podemos citar propriedades antioxidantes e antiinflamatórias. Logo, tais compostos têm recebido atenção como potenciais protetores de doenças humanas, tais como doenças cardiovasculares e câncer (Kanakis, Tarantilis, Polissiou, Diamantoglou, & Tajmir-Riahi, 2006).
Neste projeto, busca-se caracterizar a estrutura molecular de um conjunto de flavonóides utilizando-se simulações. Por meio de cálculos de química quântica computacional, estudaremos as propriedades física e eletrônica desses produtos tanto em fase gasosa quanto em solução. Além disso, o projeto também focará no estudo das propriedades espectrais destas substâncias. Tais investigações teóricas permitirão estabelecer relações importantes entre a estrutura e as propriedades físico-químicas. Portanto, a grande motivação de entender estas relações está baseada no fato de que estes aspectos podem determinar a efetividade farmacológica desses produtos.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Marinônio Lopes Cornélio IBILCE/UNESP
Guilherme Luís Cordeiro IBILCE/UNESP
Ícaro Putinhon Caruso IBILCE/UNESP

Planejamento de Fármacos Antibacterianos e Antitumorais: Aplicação de Métodos Computacionais Avançados na Identificação de Novas Classes de Inibidores da Enzima Topoisomerase Bacteriana e de Humanos

Descrição do Projeto

As topoisomerases exercem um papel de fundamental importância no processo de replicação celular, o que as tornam excelentes alvos para o planejamento e desenvolvimento de novos fármacos antibacterianos e antitumorais. Este projeto visa planejar e desenvolver novos inibidores mais potentes, seletivos e com maior estabilidade metabólica frente às topoisomerases bacteriana e de humanos. Para isto, serão aplicados métodos computacionais avançados de modelagem molecular, baseados tanto na estrutura tridimensional destes alvos biomoleculares quanto de seus respectivos inibidores conhecidos até o
momento. A etapa inicial do projeto compreenderá o emprego do ensaio virtual, para identificação e seleção de compostos, a partir de extensas bibliotecas virtuais de moléculas com elevada diversidade estrutural. Compostos de natureza peptídica serão sintetizados a partir dos resultados obtidos durante os estudos computacionais, enquanto pequenas moléculas de outras classes químicas serão obtidas comercialmente. Os ensaios bioquímicos padronizados, fundamentais para o processo de planejamento e desenvolvimento de novas moléculas bioativas, permitirão determinar o mecanismo de inibição dos ligantes validados nesta etapa. A partir dos resultados obtidos serão construídos novos conjuntos de inibidores e realizados estudos de relação entre a estrutura e a atividade biológica (SAR, do inglês structure-activity relationship). Posteriormente, novos derivados dos ligantes correspondentes serão obtidos comercialmente ou sintetizados e utilizados para a construção de modelos a partir de estudos quantitativos de relação entre a estrutura e a atividade biológica. As técnicas de espectrofotometria, calorimetria e espectrometria de massas contribuirão para elucidar o mecanismo cinético e a dinâmica de interação entre a topoisomerase e seus inibidores. A taxa de identificação de ligantes verdadeiros a partir dos estudos computacionais,
verificada quando em comparação aos ensaios bioquímicos, também permitirá avaliar a robustez dos programas utilizados. Isto contribuirá na identificação e seleção de parâmetros físico-químicos importantes a serem considerados durante o estudo in silico frente a uma enzima em particular. Esta retroalimentação visa tornar o processo mais eficiente para a seleção de moléculas bioativas. Em conjunto, estudos de dinâmica molecular serão conduzidos com inibidores peptídicos e não peptídicos, visando cálculos de interação mais precisos e que proporcionem um direcionamento mais específico para a modificação de resíduos. O objetivo, nesta etapa, consiste na identificação de sítios importantes para a modulação da atividade catalítica destas enzimas e também favorecer a síntese de novos derivados mais potentes e seletivos.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Reinaldo Marchetto IQ/UNESP, Araraquara
Aderson Zottis IQ/UNESP, Araraquara

Elementos Transponíveis e Evolução Genômica da Broca-do-café Hypothenemus hampei

Descrição do Projeto

A broca-do-café é o inseto praga mais limitante na produção cafeeira gerando redução na produção e qualidade da bebida. Além de sua importância como praga, apresenta características biológicas especiais para se converter em uma espécie não modelo de interesse. Tem um sistema reprodutivo altamente endogâmico com haplodiploidismo funcional, tem cenários micro-evolutivos de resistência a inseticidas, existem evidências de transferência horizontal de genes com subsequente vantagem adaptativa em um nicho ecológico particular, e evidências de que se pode tratar de um complexo de espécies crípticas. A baixa variabilidade genética devida à sua endogâmia poderia indicar uma baixa adaptabilidade e escassez de mecanismos de resposta a medidas inovadoras de controle genético, tomando importância os estudos em genômica da espécie para conhecer os determinantes genéticos do comportamento reprodutivo e de sua relação com o gênero Coffea.

Os elementos de transposição (TEs) são entidades dinâmicas com efeitos importantes no genoma hospedeiro, desde afetar o tamanho do genoma e ter um papel fundamental na integridade cromossômica, até efeitos sobre a regulação da expressão gênica e diversificação da funcionalidade. Neste estudo, os elementos de transposição do genoma da broca-do-café serão anotados e classificados em classes, ordem, superfamília e família e caracterizados em quanto a sua abundância, frequência, distribuição, variabilidade estrutural e sequências deles derivadas no genoma da broca-do-café; serão analisados funcionalmente para se identificar elementos ativos ou cassetes de TEs domesticados, e além disson, será caracterizada a variabilidade interpopulacional no seu polimorfismo de inserção. A caracterização dos TEs no genoma e os padrões de inserção e deterioração podem ser usados como marcadores genéticos que permitiam elucidar em maior detalhe os níveis de estruturação das populações e redefini-las como espécie única ou como complexo críptico, e simultaneamente, identificar as sequências endógenas da espécie que possam ser ferramentas biotecnológicas em novos esquemas de controle genético.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Claudia Marcia Aparecida Carareto IBILCE/UNESP, São José do Rio Preto
Eric Marcelo Hernández UNESP
Pablo Benavides Machado CENICAFE (Colômbia)

Ferramentas genômicas no melhoramento genético de características de importância econômica direta em bovinos da raça Nelore

Descrição do Projeto

A pecuária brasileira é uma atividade que apresenta extrema importância socioeconômica no Brasil e no mundo. No mercado internacional da carne, existe uma tendência para a valorização de produtos cárneos diferenciados (produtos com maior valor agregado), em termos de propriedades organolépticas da carne e consequências de seu consumo sobre a saúde humana. Além disto, existe uma preocupação crescente pelo impacto ambiental da produção pecuária e pela competição por alimentos, grãos e suplementos, que são utilizados tanto pela população humana como pelos bovinos. Neste cenário mundial, visando tornar a atividade pecuária economicamente rentável e sustentável, ganham importância as características associadas à qualidade da carcaça e carne, bem como as características indicadoras de eficiência alimentar. Atualmente, as características da carcaça e carne, assim como as associadas à eficiência alimentar, não têm sido consideradas nos programas de avaliação genética em virtude do alto custo e dificuldade de mensuração. No país, existem algumas instituições de pesquisa que vêm coletando informações fenotípicas para estas características, principalmente para carcaça e carne. Entretanto, trabalhos de quantitativa, com estimativas de parâmetros genéticos para estas características são raros. Além disto, dada à dificuldade de coleta de dados, em geral, as amostras são pequenas e há necessidade de um maior número de estimativas destes parâmetros antes que estas características possam ser utilizadas para seleção. Os importantes avanços nas técnicas de genética molecular, com o desenvolvimento de um painel de marcadores de polimorfismos de base única (SNP´s) de alta densidade, permitirão ganhos genéticos significativos, sobretudo em características de alto custo e de difícil mensuração, como é o caso das características de carcaça e carne bem como da eficiência de conversão alimentar. Procura-se com este projeto criar um banco de dados de características de qualidade de carcaça e carne e de eficiência alimentar, bem como utilizar uma base de dados de características de importância econômica que, normalmente, são contempladas em programas de melhoramento genético de gado de corte, como as características de crescimento e reprodutivas, para a detecção de polimorfismos de DNA associados a estas características e desenvolvimento de métodos e softwares visando seleção genômica. Para alcançar este objetivo serão desenvolvidas: análise genética quantitativa, estudos de associação e seleção genômica e estudo de expressão genica para as características de importância econômicas. Além disso, serão desenvolvidos e implementados algoritmos para simulação e informações moleculares.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Lucia Galvão de Albuquerque FCAV/UNESP, Jaboticabal
Henrique Nunes de Oliveira UNESP
Humberto Tonhati UNESP
Jesus Aparecido Ferro UNESP
Luis Artur Loyola Chardulo UNESP
Ricardo da Fonseca UNESP
Fernando Sebastián Baldi Rey UNESP
Roberto Carvalheiro UNESP

Utilização de sequenciamento de nova geração para o mapeamento fino de regiões cromossômicas que afetam o perímetro escrotal de touros Nelore

Descrição do Projeto

O desempenho reprodutivo de touros possui um grande impacto na indústria da carne bovina, afetando intervalos entre gerações, a taxa de mudança genética anual, e a quantidade de produtos que podem ser enviados ao mercado. O perímetro escrotal (PE) é a característica reprodutiva mais mensurada em gado de corte, e é utilizada como um dos principais critérios de seleção para a melhoria da precocidade e fertilidade dos rebanhos. A caracterização de regiões genômicas que afetam o PE pode contribuir para a identificação de marcadores diagnósticos de desempenho reprodutivo e desvendar mecanismos moleculares envolvidos na biologia reprodutiva dos bovinos. Recentemente, o candidato conduziu um mapeamento genômico amplo de segmentos cromossômicos que explicam diferenças no PE de 861 touros da raça Nelore (Bos indicus), utilizando dados de mais de 777.000 marcadores do tipo polimorfismo de sítio único (single nucleotide polymorphism - SNP). Loci que se destacam do restante do genoma foram identificados nos cromossomos 4, 6, 7, 10, 14, 18 e 21. Estas regiões foram previamente associadas a características reprodutivas e de peso corporal em bovinos. O sinal detectado no cromossomo 14 replica o locus de característica quantitativa (quantitative trait locus - QTL) envolvendo o gene PLAG1, o qual apresenta efeitos pleiotrópicos na fertilidade de touros e na estatura de diversas espécies, incluindo humanos. Novos genes candidatos foram propostos para PE a partir deste estudo, os quais afetam crescimento e tamanho testicular em outros modelos animais. O presente projeto visa o refinamento destes loci através de sequenciamento de nova geração (next generation sequencing - NGS), com o objetivo de investigar o potencial de causalidade de SNPs, variações no número de cópias, inserções e deleções encontrados nestas regiões.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
José Fernando Garcia FMVA – UNESP
Yuri Tani Utsunomiya FCAV – UNESP
Adam Taiti Harth Utsunomiya FMVA – UNESP
Pier Kenji Rauschkolb Katsuda Ito FMVA – UNESP
Marco Milanesi FMVA – UNESP/UCSC

Filogenia da hiperdiversa ordem Characiformes (Teleostei: Ostariophysi) utilizando elementos ultraconservados

Descrição do Projeto

A ordem Characiformes, um dos principais componentes da fauna de peixes de água doce do mundo, com mais de 2000 espécies conhecidas, é um dos grupos menos estudado sob o ponto de vista sistemático. Dentro desta ordem esta a família Characidae, uma das maiores famílias de peixe, com mais de 1000 espécies. As espécies dessa ordem sempre têm grande importância ecológica e econômica nas regiões onde ocorrem, sendo utilizados diretamente para o consumo humano ou na aquariofilia. Na região Neotropical, Characiformes representam cerca de um terço de todas as espécies de peixes de água doce. Um estudo recente, conduzido por nosso grupo de pesquisa, envolvendo dados moleculares, apresentou uma nova hipótese de relações entre Characiformes, propondo o reconhecimento de cinco famílias, não utilizadas anteriormente, e uma nova definição de Characidae. Embora este estudo tenha proporcionado um grande avanço no conhecimento sobre a sistemática de Characiformes, ainda há a necessidade de mais estudos, especialmente em relação a muitos grupos altamente diversos de Characidae e para várias famílias de Characiformes. Uma revisão geral da literatura disponível revela que também é nítido que há uma necessidade de utilização de marcadores moleculares novos e mais resolutivos, uma vez que muitas das relações entre as famílias ainda são pouco resolvidas. Neste sentido, estamos propondo a construção de uma nova filogenia, empregando as técnicas mais modernas de sequenciamento de segunda geração de elementos ultraconservados (UCEs), cuja utilização na sistemática filogenética tem dados mostrando promissores. Neste projeto também estamos propondo o enriquecimento de bancos de dados moleculares, como o bando de dados BOLD, para permitir a identificação molecular de todas as espécies a serem analisadas no presente estudo. Assim, o presente projeto deverá ser fundamental para uma melhor compreensão do que grupos constituem a ordem Characiformes e para testar as hipóteses sobre as relações entre as famílias, as relações entre os gêneros e espécies dentro das famílias e da biogeografia histórica do grupo, que hoje é amplamente distribuído em muitas bacias das regiões Neotropical e Etiópica.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Claudio de Oliveira IBB – UNESP
Ricardo Macedo Corrêa e Castro FFCLRP – USP
Fausto Foresti IBB - UNESP
Ricardo Cardoso Benine IBB - UNESP
Michael E. Alfaro University of California Los Angeles
Fábio F. Roxo IBB - UNESP
Brant C. Faircloth Louisiana State Universtity
Brian L. Sidlauskas Oregon State University
Bruno F. Melo IBB - UNESP
Luz E. O. Orrego IBB - UNESP
Natalia C. Sanchez IBB - UNESP

Especiação, isolamento reprodutivo e genética de populações em espécies de Bromeliaceae: implicações evolutivas e conservacionistas

Descrição do Projeto

A diferenciação genética entre populações e especiação representam um dos tópicos mais debatidos em evolução. A especiação pode ser vista como a evolução de mecanismos de isolamento reprodutivo entre populações que anteriormente realizavam trocas gênicas. Estes mecanismos devem ser mantidos por barreiras ao fluxo gênico, para que as espécies incipientes permaneçam como entidades distintas. Porém, cruzamentos entre espécies distintas (hibridação) são relativamente frequentes tanto em plantas como em animais, e sua importância e consequências evolutiva têm sido motivo de discussão entre os estudiosos. Em relação à diversificação de linhagens, alguns autores sustentam que a hibridação é um processo raro, que ocorre numa escala local, consistindo num ‘ruído evolutivo’ de pequena significância. Outros, no entanto, vêem a hibridação como uma poderosa força evolutiva que criaria oportunidades para a diversificação adaptativa e especiação em populações naturais. Análises moleculares são ferramentas eficientes na quantificação da estrutura genética das populações e na determinação das consequências dos processos de introgressão e hibridação em espécies incipientes. O objetivo deste projeto é estudar a natureza do isolamento reprodutivo entre populações simpátricas de espécies congêneres de bromélias, através da caracterização da estrutura genética populacional revelada por marcadores moleculares uni e biparentais. Estas informações são fundamentais para a compreensão dos processos que moldaram a extraordinária riqueza biológica presente nas florestas Neotropicais e das consequências genético-evolutivas da fragmentação de ambientes e diminuição do tamanho populacional, com vistas à conservação da biodiversidade.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Clarisse Palma da Silva [Coordenador] Rio Claro - UNESP
Bárbara Simões Santos Leal UNESP
Bruno Pereira Leles UNESP
Cleber Juliano Neves Chaves UNESP
Felipe Aoki Gonçalves UNESP
Fernanda Hurbath Pita Brandão IB - USP
Marcos Vinícius Dantas de Queiroz UNESP
Mateus Riveiro Mota UNESP
Vanessa Araújo Graciano UNESP

Modelagem matemática e computacional em problemas epidemiológicos e Patológicos

Descrição do Projeto

Nesta investigação científica, a modelagem matemática e simulações computacionais de relevantes problemas biológicos vem sendo desenvolvidas. Em particular, as aplicações concentram-se em problemas epidemiológicos, imunológicos e cardíacos. Nestes modelos, as dinâmicas são descritas por um sistema de de equações diferenciais ordinárias (EDO) e parciais (EDP). Técnicas numéricas e de estimação de parâmetros, bem como controles otimizados serão empregados para a obtenção das soluções dos modelos desenvolvidos. Por exemplo, em epidemiologia o problema consiste em modelar e resolver computacionalmente a dinâmica espaço-temporal da dengue no território brasileiro; Em imunologia, pretendem-se investigar o caso mais severo da dengue (dengue hemorrágica) em crianças. Nestes problemas, após a modelagem por EDPs, investigam-se a estratégia de controle ótimo para encontrar o perfil de controle espaço-temporal das populações de mosquitos infectados transmissores da dengue. O problema é dividido em duas partes, a primeira consiste em estabelecer uma resolução computacional aplicando a técnica de elementos finitos no sistema de equações parabólicas, que descreve a dinâmica da
população em um longo período de tempo. A segunda parte, aplica-se o algoritmo de gradiente resolvendo o modelo associado ao problema direto. Em seguida, atualizam-se os parâmetros de controle. Este mesmo estudo pode ser empregado em cardiopatologia na investigação, por exemplo, do controle de células cardíacas doentes, devida irregularidades na dinâmica do perfil de cálcio nestas células. Pretende-se ao final dessas investigações promover o avanço do conhecimento destes problemas e divulgar resultados originais de pesquisas em revistas especializadas da área.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Fernando Luiz Pio dos Santos [Coordenador] IBB/Botucatu - UNESP
Mostafa Bendahmane IMB - University of Bordeaux, France
Elmahdi Erpaji Hight School of Technology Essaouira
Mostafa Adimy INRIA, France
Paulo F. de Arruda Mancera IBB/Botucatu - UNESP
Cláudia P. Ferreira IBB/Botucatu - UNESP
Diego S. Rodrigues PG/Biometria - UNESP
Luiz Gustavo Lyra PG/Biometria - UNESP
Felipe A. Camargo PG/Biometria - UNESP
Thiago M. Oliveira PG/Biometria - UNESP

Ecologia molecular de vetores anofelinos na região Amazônica Brasileira

Descrição do Projeto

Anopheles darlingi é o vetor mais antropofílico e eficiente na transmissão da malária na Amazônia brasileira. O objetivo deste projeto é determinar a diversidade de vetores nesta região através de ferramentas moleculares de identificação vetorial, bem como avaliar o impacto de diferentes atividades econômicas sobre a estrutura populacional dos vetores. Entre as atividades podemos destacar a agricultura, pecuária e pesca, presentes nesta região do Brasil. A efetividade das atuais medidas de controle de vetores em suas populações também será avaliada.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Paulo Eduardo Martins Ribolla [Coordenador] IBTEC/Botucatu - UNESP
Diego Peres Alonso
Marcelo Urbano Ferreira

Micobioma associado a amostras de solos do centro-oeste paulista mediante sequenciamento de Nova-Geração (NGS): Análises e distribuição de espécies patogênicas

Descrição do Projeto

Apesar da reconhecida importância dos Fungos (Eumycota) em processos biotecnológicos e na área clínica, a ecologia destes organismos ainda é pouco compreendida, devido principalmente às dificuldades em isolar e cultivar laboratorialmente os microorganismos do ambiente. Neste contexto, o Sequenciamento de Nova Geração (NGS) revolucionou a Microbiologia, pois possibilita um sequenciamento de alta cobertura do DNA ambiental total (metagenoma), que permite uma ampla visão sobre a estrutura, diversidade e função da comunidade microbiana, sem a necessidade de isolamento dos organismos. A técnica vem sendo empregada para uma compreensão mais robusta da ecologia dos microorganismos e tem sido também aplicada nos estudos de micobiota (biota fúngica). A ecologia é a chave para o entendimento de muitas doenças causadas por fungos patogênicos, principalmente de espécies dimórficas da ordem Onygenales, que engloba fungos do gênero Paracoccidioides, Histoplasma e Coccidioides, responsáveis por importantes micoses sistêmicas na América Latina. Várias evidências indicam que estes agentes apresentam distribuição restrita (endêmicas), localizada em micro-habitat, protegidos de radiação UV, variação de temperatura e intempéries, em solos enriquecidos com matéria orgânica de origem animal. Neste projeto, estamos propondo avaliar a diversidade fúngica por NGS em diferentes amostras de solos da região do Centro-Oeste paulista. Esperamos obter uma melhor compreensão dos fatores determinantes na distribuição ambiental das micobiotas, principalmente dos grupos com interesse clínico, contribuindo assim para adoção de possíveis medidas de prevenção.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Eduardo Bagagli [Coordenador] IBB/Botucatu - UNESP
Danielle Hamae Yamauchi:http IBB/Botucatu - UNESP
Hans Garcia Garces IBB/Botucatu - UNESP
Flávia H. Barbosa-Trovão IBB/Botucatu - UNESP
Marcus de Melo Teixeira UnB

Classificação de embriões humanos mediante as técnicas de time-lapse, processamento de imagens digitais e inteligência artificial

Descrição do Projeto

As técnicas de reprodução assistida, ainda que tenham evoluído muito nos últimos anos, continuam apresentando uma baixa taxa de natalidade por ciclo de tratamento (30% em média). Isso tem levado as clínicas especializadas na reprodução humana a buscarem por metodologias mais eficazes que complementem e maximizem o tratamento com a fertilização in vitro. Nesse sentido, a qualidade dos embriões humanos, no estágio de blastocisto, tem demonstrado ser capaz de predizer a taxa de sucesso do embrião em estabelecer a gravidez clínica. Atualmente, apesar de existirem diversas técnicas para a análise da qualidade morfológica do embrião, muitas delas são invasivas e incompatíveis para uma gestação saudável levando as clínicas, rotineiramente, a analisarem o embrião por meio de microscopia óptica. Entretanto, essa avaliação torna a análise bastante subjetiva, uma vez que podem ocorrer divergências acentuadas na classificação intra- e inter-embriologista, por diversos fatores, seja eles emocionais, cansaço ou de outra natureza em relação ao embriologistas. As técnicas de inteligência artificial associadas ao processamento de imagem digital e a técnica de time-lapse podem vir a suprir essa demanda. Essas técnicas são não invasivas, onde a imagem de um embrião humano é capturada, pela técnica de time-lapse, e é processada digitalmente para a extração de variáveis matemáticas. Em seguida, estas são analisadas pela técnica de inteligência artificial, nesta pesquisa utilizando as técnicas de redes neurais artificiais e algoritmos genéticos, a qual pode retirar a subjetividade envolvida no método anteriormente descrito no processo da classificação embrionária. Com isso, a avaliação torna-se objetiva e reprodutível e dessa forma, poderia proporcionar às pacientes envolvidas no processo melhores informações quanto as suas reais chances de engravidar e uma melhor predição do número mínimo de embriões a serem transferidos para obter a gestação de feto único.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
José Celso Rocha [Coordenador] FCL/Assis - UNESP
Marcelo Fábio Gouveia Nogueira Assis - UNESP
Matheus Henrique Miquelão Cecílio Assis - UNESP
Eleonora Inácio Fernandez Assis - UNESP
Dóris Spinosa Chéles Assis - UNESP
André Satoshi Ferreira Assis - UNESP
Eloiza Adriane Dal Molin Assis - UNESP
Julia Carnelós Machado Velho Assis - UNESP
João Guilherme Cândido dos Santos Assis - UNESP
"Cristina Hickman": Imperial College London
"Stuart Lavery": Imperial College London
"Nikica Zaninovic": Weill Cornell Medicine College of Cornell University
"Marcos Messeguer": Clínica IVI – Espanha
José Roberto Alegretti Clínica Huntington
Aline Rodrigues Lorenzon Clínica Huntington

Estudo de associação genômica ampla de baixo custo e predições genômicas para resistência a Aeromonas hydrophila em pacu (Piaractus mesopotamicus)

Descrição do Projeto

A espécie Piaractus mesopotamicus (pacu) ocorre nas bacias hidrográficas do rio Paraná-Paraguai e corresponde a um dos peixes de água doce mais produzidos na aquicultura da América do Sul. Por isso, representa um dos principais peixes candidatos para melhoramento genético, especialmente devido à sua aceitação no mercado (nacional e internacional). Aeromonas hydrophila é uma bactéria gram-negativa considerada nociva para a saúde humana e para peixes de ambientes de água doce. No Brasil, a aeromoniose provoca altas taxas de mortalidade em várias espécies de peixes, incluindo o pacu. Atualmente, a aplicação de antimicrobianos comerciais é o principal tratamento utilizado pelos produtores, como a oxitetraciclina e o florfenicol. No entanto, o uso destas substâncias em piscicultura pode contaminar o ambiente aquático, resultar em resíduos na carne, contribuir para o surgimento de patógenos resistentes, impactar outras espécies e/ou a cadeia alimentar como um todo e, consequentemente, a saúde dos consumidores. Portanto, a seleção de genótipos superiores para resistência a doenças é uma abordagem fundamental para maximizar a produção no contexto da sustentabilidade ambiental e segurança alimentar. Os objetivos deste projeto são: i) realizar um estudo de associação genômica ampla para resistência a Aeromonas hydrophila em pacu e ii) avaliar estratégias de predição genômica utilizando uma estratégia de baixo custo com base na combinação de genotipagem-por-sequenciamento (GBS), baixa densidade de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) e imputação de genótipos. Cinquenta famílias do programa de melhoramento do Caunesp serão usadas como material biológico. Esta população do melhoramento foi estabelecida em 2017 (projeto FAPESP 2016/21011-9). As características avaliadas para resistência a doenças serão taxa de sobrevivência e tempo de morte. Em relação à análise genômica, pretendemos obter os genótipos parentais utilizando um painel de alta densidade (10K SNPs) por abordagens de GBS e, em seguida, realizar a imputação de genótipos na progênie usando um painel de baixa densidade (0,5K SNPs) e abordagens de imputação baseadas na genealogia, que fornecerão uma estratégia custo-efetiva para a aplicação de estudos de associação genômica ampla e incorporação de seleção genômica em pacu. O resultado esperado do projeto é auxiliar na seleção de genótipos superiores para aumentar a produtividade, o que contribuirá diretamente para a segurança alimentar da América do Sul, fornecendo peixe de qualidade economicamente acessível para a população, juntamente com o desenvolvimento sustentável da atividade. Além disso, os resultados deste projeto contribuirão na redução do uso de antibióticos e na diminuição da ocorrência de surtos de A. hydrohila em pisciculturas, uma vez que é uma bactéria de especial preocupação para a saúde humana.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Diogo Teruo Hashimoto [Coordenador] CAUNESP
Jose Manuel Yanez Universidad de Chile/UCHILE
Rafael Vilhena Reis Neto Campus Experimental de Registro/CERE/UNESP
Carolina Heloisa de Souza Borges Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP
John Fredy Gomez Agudelo Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP
Lieschen Valeria Guerra Lira Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP
Milena Vieira de Freitas Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP
Natália Jade Mendes Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP
Raquel Belini Ariede Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP
Vito Antonio Mastrochirico Filho Centro de Aqüicultura da Unesp/CAUNESP/UNESP

Holobioma das esponjas marinhas, efeitos das mudanças climáticas e potenciais biotecnológicos: uma abordagem holística e multidisciplinar

Descrição do Projeto

As esponjas marinhas realizam diversos serviços que contribuem para o funcionamento dos ecossistemas bentônicos. Elas também abrigam abundantes e diversas comunidades bacterianas com as quais estabelecem complexas interações e são capazes de auxiliar o hospedeiro no crescimento e desenvolvimento. As esponjas são desde a década de 1970 as principais fontes de produtos biotecnológicos e vários compostos bioativos isolados destes animais são, na verdade, sintetizados pelas comunidades microbianas associadas. Entretanto, a diversidade, estrutura e possíveis funções das comunidades microbianas associadas às esponjas marinhas no litoral de São Paulo são pouco conhecidas. Além do mais, as esponjas enfrentam inúmeras dificuldades devido principalmente aos efeitos das mudanças climáticas. As espécies Aplysina fulva, A. caissara (endêmica) e A. cauliformis, presentes no litoral do estado de São Paulo e conhecidas por ter alta capacidade de formar associações com microrganismos, serão investigadas neste projeto usando abordagens ecológicas, microbiológicas e biotecnológicas. Métodos dependentes e independentes de cultivo serão utilizados para investigar as comunidades procariótica e eucariótica associadas às esponjas. A diversidade taxonômica e estrutura da comunidade dos microrganismos serão acessadas através do sequenciamento em larga escala dos genes codificadores de 16S e 18S rRNA. As três espécies de esponjas serão coletadas juntamente com a água do mar e sedimento para verificar a especificidade das comunidades microbianas associadas. Experimentos em laboratório utilizando temperaturas previstas em cenários futuros de mudanças climáticas serão executados. Esses efeitos na comunidade procariótica e no hospedeiro serão investigados através das análises de metagenoma e metatranscriptoma. Além disso, o acompanhamento in situ permitirá avaliar a estabilidade temporal da comunidade procariótica associada às três espécies de Aplysina. Os potenciais biotecnológicos das bactérias isoladas das três espécies de Aplysina serão avaliados quanto a produção de substâncias antimicrobianas e anticâncer. A bioprospecção e o sequenciamento genômico das bactérias selecionadas com atividade antimicrobiana e anticâncer serão realizados por pesquisadores do laboratório do Prof. Dr. Wagner Vilegas (CLP-UNESP, São Vicente, SP). Os resultados obtidos neste projeto serão inovadores por investigar esponjas do Atlântico Sul e possibilitarão uma melhor compreensão das funções tanto dos hospedeiros quanto dos microrganimos simbiontes associados. Além disso, este projeto visa acessar o grande potencial biotecnológico das bactérias isoladas das esponjas marinhas antes que a mudança da temperatura da água possa alterar a biodiversidade destes animais. Assim, a pergunta deste projeto é acessar a biodiversidade e a funcionalidade do holobioma das esponjas marinhas do litoral paulista.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Cristiane Cassiolato Pires Hardoim [Coordenador] UNESP-São Vicente
Wagner Vilegas UNESP-São Vicente
Tânia Márcia Costa UNESP-São Vicente
Márcio Reis Custódio IB-USP
Gisele Lôbo-Hajdu UERJ
Julia Peres Ramalho UNESP-CLP/PPG-EvD-UFABC
Letícia Sanfilippo Rojas UNESP-CLP/PPG-EvD-UFABC
Luiza Carminato UNESP-CLP
Carolina Mendes Costa UNESP-CLP
Gustavo Dias UFABC
Massimiliano Cardinale University of Salento (Itália)
Sussana López-Legentil University of North Carolina Wilmington (EUA)
Detmer Sipkema University of Wageningen (Holanda)

Bioinformática na Caracterização de componentes do genoma em Coffea spp

Descrição do Projeto

O café é uma das bebidas mais consumidas no mundo. A complexidade do seu sabor é resultante de uma mistura de componentes voláteis e não-voláteis, e são liberados no processo de torra. Muitas dessas substâncias são resultantes de vias bioquímicas do metabolismo especializado, especialmente terpenos. Tais metabólitos regulam a interação planta-meio ambiente, mas muitos passos de suas vias de biossíntese ainda não são conhecidos. O gênero Coffea possui 124 espécies descritas. C. canephora é uma espécie diplóide (2n = 2x = 22 cromossomos) e C. arabica é uma espécie poliplóide (2n = 4x = 44 cromossomos). A espécie C. arabica resultou da associação por hibridização das espécies C. canephora e C. eugenioides (2n = 2x = 22 cromossomos). Por meio de estudos recentes de bioinformática em genomas vegetais, sabe-se que genes envolvidos na biossíntese de compostos do metabolismo especializado muitas vezes estão organizados em clusters. Com isso, há uma demanda de análise computacional de genomas, compreendendo a comparação dos clusters entre espécies de Coffea para identificar se há ocorrência de clusters espécie-específicos, além de avaliar padrões evolutivos de clusters compartilhados. O projeto poderá fornecer, dessa forma, um conhecimento abrangente da organização e regulação do metabolismo de Coffea em escala genômica. Sabe-se ainda que TEs - Transposable Elements - compreendem uma grande porção do genoma, podendo em alguns casos alcançar até 90% da sua composição. Abordagens para identificação destas sequências se dão por metodologias que utilizam grande capacidade computacional. Desde modo, para o sucesso do projeto é imprescindível supercomputadores que permitam, além de uma boa infraestrutura e redundância 24/7 de execução, uma boa capacidade de memória e processamento. Em quase todos os programas necessários há processamento concorrente e não são passíveis de pausas ou interferências. Estes TEs são organizados em Classe, Ordem e Superfamílias, e demandam o uso de várias ferramentas, o que torna-se um desafio na organização destes resultados. Quando se envolve mais de uma estratégia, geralmente, é necessário o uso de scripts para a padronização destes resultados. Ainda que uma metodologia garanta a identificação dos diversos tipos de TEs, a combinação de outras ferramentas garante robustez em seu mapeamento. Ferramentas utilizadas para este tipo de identificação são baseadas em similaridade, assinaturas ou as construções de sequência consenso utilizando técnicas de novo que requer massivos recursos computacionais para cobrir a anotação completa destes genomas. Diante dos resultados de clusterização gênica e uma anotação de TEs nos genomas alvo, permite-se a inferência e a construção de hipóteses evolutivas e/ou de interação destes dois tipos de sequências. Com isso, o presente trabalho visa a identificação e o mapeamento de Elementos Transponíveis em três genomas do gênero Coffea, bem como a caracterização de clusters metabólicos de genes envolvidos na produção de compostos do metabolismo especializado.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Douglas Silva Domingues [Coordenador] UNESP/Rio Claro
Samara Mireza Correia de Lemos UNESP
Ana Karla Moreira Lobo UNESP
Suzana Tiemi Ivamoto UNESP
Paula Oliveira Camargo UNESP
Ilara Gabriela Frasson Budzinski UNESP
Alexandre Rossi Paschoal Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Daniel Longhi Fernandes Pedro Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Alisson Lucas de Souza Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Emerson Alves da Silva nstituto de Botânica de São Paulo
Romain Guyot Institut de Recherche pour le Développement - França

Identificação de novos RNAs não codificadores (ncRNAs) em tumores torácicos e colorretais

Descrição do Projeto

RNAs não codificadores (ncRNAs), tais como microRNAs (miRNAs), têm sido reportados como alterados em CCR e tem sido sugerido como potenciais biomarcadores diagnósticos, prognósticos e preditivos. Estudos recentes do transcritoma usando sequenciamento de alto desempenho (RNA-seq) sugerem a existência de ncRNAs previamente não identificados com perfis de expressão com alta especificidade tecidual, inclusive relacionados à tumorigênese nos tumores torácicos e no trato intestinal inferior. No entanto, existem poucos estudos buscando identificar novas sequências dessas moléculas em tumores torácicos e colorretais e as diferenças na expressão associadas ao local primário do tumor. Portanto, neste estudo, propomos, por meio de análise in silico, avaliar o perfil transcricional de ncRNAs, particularmente miRNAs e piwiRNAs, para identificar novas sequências dessas moléculas associadas a tumores torácicos e colorretais, que provavelmente estão envolvidos na carcinogênese. Para isso dados do transcritoma de tecidos normais e tumorais de diferentes localizações anatômicas obtidos por sequenciamento de alto desempenho serão coletados e analisados por ferramentas de bioinformática para identificação de novos ncRNAs associados com tumorigênese torácica e colorretal, esse dados encontram-se disponíveis no banco de dados The Human Cancer Genome (TCGA). Desta forma, a descoberta de novos ncRNAs pode revelar mecanismos regulatórios específicos de cada tecido, e que tenham relevância no câncer. Sendo assim, este estudo tem como objetivo identificar novos ncRNAs, especificamente ncRNAs pequenos, associados com a carcinogênese dos tumores torácicos e colorretais. Este estudo tem potencial para identificar novos RNAs pequenos não codificadores cujas vias de regulação estejam associadas tumores torácicos e gastrointestinais, com potencial aplicação como biomarcadores e/ou alvos terapêuticos potencialmente podem ser aplicados no diagnósticos e manejo de pacientes na prática clínica.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Patrícia P. dos Reis [Coordenador] UNESP/Botucatu
Sandra Drigo Linde UNESP/Botucatu
Iael Weissberg UNESP/Botucatu
Ana Laura Seneda UNESP/Botucatu
Mateus de Camargo Barros Filho Fundação Antonio Prudente/AC Camargo Cancer Center

Caracterização do transcritoma codificador da metástase cerebral de câncer de pulmão

Descrição do Projeto

O câncer de pulmão é uma das neoplasias malignas mais comuns e a principal causa de óbitos por câncer no mundo. Em 2018, foram registrados 2,1 milhões de novos casos de câncer de pulmão e 1,8 milhão de mortes associadas. No Brasil, é o segundo câncer mais comum, com 31.856 mortes registradas em 2018. Estima-se que até 2040 ocorram 3,6 milhões de casos de câncer de pulmão e 3,1 milhões de óbitos no mundo. As metástases cerebrais (MC) são particularmente comuns no câncer de pulmão. Aproximadamente 80% dos pacientes com câncer de pulmão de células não pequenas (CPNPC), o tipo histológico mais comum da doença, apresentam metástase localmente avançada ou distante no momento do diagnóstico. Em geral, 20 a 40% dos pacientes diagnosticados com câncer de pulmão desenvolvem MC à medida que a doença progride, sendo esta a complicação clínica mais letal e mal gerenciada. A sobrevida mediana de pacientes tratados é de 4,9 à 7 meses. Atualmente, não existem opções para profilaxia, melhores estratégias de tratamento da MC, marcadores prognósticos ou preditivos do câncer de pulmão metastático. Apesar dos recentes avanços na compreensão do processo metastático no câncer de pulmão, pouco se sabe sobre a biologia e mecanismos de metastatização cerebral. Neste contexto, o objetivo primordial deste projeto é caracterizar o transcritoma codificador de metástase cerebral de pacientes diagnosticados com cancer de pulmão usando metodologia de sequenciamento de alta performance, a qual é capaz de gerar dados em larga escala, com alta sensibilidade e especificidade. Para isso, dados de sequenciamento de RNA (RNA-seq) de plataformas de alto desempenho, de tecidos normais e tumorais serão coletados de bancos de dados e analisados por ferramentas bioinformáticas. Os resultados dessa pesquisa poderão ser utilizados em estudos futuros de caracterização de alvos terapêuticos moleculares no tratamento de pacientes com MC no carcinoma pulmonar.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Patrícia P. dos Reis [Coordenador] UNESP/Botucatu
Vanessa das Graças Pereira de Souza UNESP/Botucatu
Mariana Rodrigues Santesso UNESP/Botucatu

Biofísica

Biofísica Computacional

Descrição do Projeto

Neste projeto utilizamos técnicas de simulação computacional pra investigar sistemas biológicos. Em três áreas distintas: dinâmica molecular, métodos de Monte Carlo aplicado á física medica e simulação e caracterização de redes biológicas. No primeiro subprojeto nós utilizamos simulações de dinâmica computacional e técnicas de docking molecular para investigar a estrutura, a dinâmica de proteínas de interesse e suas interações com compostos de baixo peso molecular.

O método de Monte Carlo é uma poderosa estratégia para simulações em física computacional. Na física médica, esta técnica tem sido extensivamente usada em especial para cálculo da dose depositada em materiais, possuindo aplicações em diagnóstico, tratamento e desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento de câncer. O objetivo deste subprojeto é simular a produção e detecção de fótons de raios X na faixa de energia do radiodiagnóstico, para alvo de molibdênio utilizando o software Geant4. As simulações deverão explorar o paralelismo de um agregado de computadores disponível em nosso laboratório. desenvolvimento de técnicas de alta produção de dados está transformando a biologia em uma disciplina rica em dados.

No último subprojeto nós consideramos redes biológicas integradas que incluem interações gênicas envolvendo metabolismo regulação e interação proteína-proteína. Nós iremos desenvolver ferramentas de aprendizado de máquina que utilizarão informações topológicas integradas com dados de expressão, localização celular e organização dos genomas para extrair informações biológicas relevantes. Nós também iremos investigar a estrutura de comunidades e procurar por motivos topológicos visando compreender a organização topológica de larga escala das células biológicas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ney Lemke Instituto de Biociências
Joel Mesa Hormaza Instituto de Biociências
Marcos Roberto de Mattos Fontes Instituto de Biociências
Ângelo José Magro Instituto de Biociências
Marcio Luis Acencio Instituto de Biociências
Agnes Alessandra Sekijima Takeda Instituto de Biociências
Carlos Alexandre Henrique Fernandes Instituto de Biociências

Estimativas de energia livre de ligação de complexos proteína-ligante

Descrição do Projeto

O objetivo do presente plano consiste em calcular a energia livre de ligação proteína-ligante em moléculas de interesse biológico. Um sistema biológico interessante consiste naquele formado por moléculas presentes no processo de coagulação sanguínea, conhecido por sistema hemostático. O início da cascata de coagulação, que compreende uma rede de reações altamente controladas e correlacionadas, pode ser desencadeada por via extrínseca (fator tecidual) ou intrínseca (fator XI) ativando a trombina para gerar polímeros de fibrina reticulada, que, em última instância realizam a coagulação. O estudo de ligantes da trombina, que possam inibir sua ação, pode se mostrar interessante do ponto de vista biológico. Para isso é necessário empregar métodos que estimem a energia de ligação entre a proteína e o ligante. Um desses métodos consiste na dinâmica molecular.
Do ponto de visto computacional, a energia livre de ligação é calculada através do potencial de força média (PMF), obtido em função de uma determinada coordenada de reação, que pode ser, por exemplo, a distância d entre o sítio de ligação da proteína e o ligante. Porém, dois fatores são obstáculos sérios:
(1) o potencial expresso como função de uma única coordenada de reação implica tomar a média sobre todos os demais graus de liberdade;
(2) barreiras energéticas relativamente altas podem obstar o acesso à configurações, impedindo o cálculo mais preciso das probabilidades relativas, o que afeta o cálculo descrito em (1).
Daí a motivação de empregar métodos computacionais associados à dinâmica molecular, como “umbrella sampling” e “replica exchange” que aperfeiçoam a aquisição de dados oriundos das simulações.
O método “umbrella sampling” ajuda a estudar o sistema nas regiões em que a probabilidade de encontrar o sistema é baixa, e o método “replica Exchange” cria várias réplicas do sistema, em diferentes temperaturas, o que ajuda a fazer com que o sistema consiga ultrapassar barreiras energéticas relativamente altas. Com isso, consegue-se acessar melhor o espaço conformacional da molécula e do ligante e assim calcular a energia livre de ligação, que, na verdade, reflete a afinidade do ligante à proteína. A necessidade de alto desempenho computacional está ligada à necessidade de empregar várias réplicas do sistema (tipicamente de 20 a 100), uma em cada processador de um cluster. Daí a motivação de submeter o presente plano ao Grid-Unesp.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Jorge Chahine Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Luciane Sussuchi da Silva Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Raghuvir Krishnaswamy Arni Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Estudo de sistemas de interesse ambiental e biológico por simulações computacionais

Descrição do Projeto

As consequências da atividade humana sobre o meio ambiente vêm se tornando preocupantes nas últimas décadas. Em especial, questões relacionadas à manutenção dos reservatórios mundiais de água potável já fazem parte da pauta de reuniões envolvendo líderes de praticamente todos os países do mundo. Nesse contexto se destaca a preocupação com a poluição de cursos d'água por metais pesados. Os calixarenos são moléculas macrocíclicas capazes de complexar, seletivamente, diferentes íons de metais pesados conforme sua composição química. Dessa forma, tais moléculas são potenciais candidatas a serem utilizadas no desenvolvimento de soluções destinadas à despoluição ambiental. Apesar do vasto material já publicado sobre o assunto, principalmente na área experimental, o entendimento detalhado dos processos físico-químicos envolvidos na complexação de íons de metais pesados por calixarenos ainda está longe de ser completamente alcançado.

A incidência de doenças alérgicas como asma, rinite, dermatite atópica e alergia alimentar vem aumentando drasticamente nas últimas décadas, principalmente na população pediátrica. As drogas ministradas atualmente apresentam ação antialérgica ineficiente ou provocam efeitos colaterais
indesejáveis, o que traz a necessidade de se desenvolver novas drogas destinadas a esse tipo de tratamento. Dentre os compostos naturais com comprovada ação antialérgica podemos destacar os flavonóides. Entretanto, essas substâncias apresentam baixa solubilidade e são sensíveis à foto-oxidação ou fotodegradação, o que diminui sua biodisponibilidade. Um aumento considerável na biodisponibilidade dessas drogas é conseguido através da formação de complexos de inclusão das mesmas com uma classe de moléculas carreadoras chamadas ciclodextrinas. Apesar de serem utilizados comercialmente em mais de 30 medicamentos em todo o mundo, a forma como os complexos de inclusão aumentam a biodisponibilidade de fármacos ainda não está totalmente esclarecida. Existem algumas hipóteses baseadas em observações experimentais indiretas, entretanto, o processo está longe de ser completamente entendido.

O uso de simulações computacionais para estudar esses tipos de sistemas pode ser bastante profícuo. Dentre as inúmeras técnicas de simulação computacional existentes, a Dinâmica Molecular (DM) é uma das mais difundidas atualmente, pois fornece resultados extremamente satisfatórios e confiáveis. A obtenção, a partir de cálculos de DM, de uma trajetória contendo a evolução temporal do sistema permite uma gama de possíveis análises, o que pode nos fornecer desde a conformação média do sistema em um intervalo de tempo até intrincadas correlações temporais de propriedades coletivas, ou médias termodinâmicas que podem ser correlacionadas com um comportamento macroscópico do sistema.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Alexandre Suman de Araujo Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Ernesto Raul Cafffarena PROCC, Fundação Oswaldo Cruz
Luiz Fernando da Costa Zonetti IBILCE/UNESP
Ingrid Bernardes Santana Martins IBILCE/UNESP

Explorando fenômenos biofísico-químicos por metodologias de primeiros princípios em sistemas bioeletroquímicos.

Descrição do Projeto
O emprego de métodos computacionais tanto clássicos quanto do tipo mecânicos-quânticos no estudo de sistemas moleculares vem crescendo de forma acentuada, permitindo que os estudos por meio de ferramentas computacionais de simulação de sistemas químicos e bioquímicos venham corroborar observações experimentais e vice-versa, ampliando sobremaneira o entendimento dos processos físico-químicos envolvendo estes sistemas. O foco do nosso grupo em especial é centrado no estudo de processos e eventos moleculares que ocorrem sobre interfaces semicondutoras ou metálicas (para o estudo de eventos biológicos que se façam por interação física ou química e também para o estudo fundamental dos processos energéticos associados a estes eventos e interface particular, em meio não-aquoso ou mesmo fisiológico, dependendo do interesse de estudo). Desta forma, o grupo mede e modela por funções de transferência, sobretudo funções de transferência eletroquímicas, de massa e ótica, sistemas moleculares tais como proteínas redox (incluindo enzimas), sistemas moleculares redox, proteínas do tipo lectínas e suas interações com células, utilizando-os, muitas vezes, como ferramentas para diagnóstico clínico, i.e. como biosssensores, simplex ou multiplex, etc.. No último exemplo, devido ao desenvolvimento de um sistema simplex e multiplex de funções de imitância do tipo plug and play o grupo (tecnologia patenteada), em cooperação com pesquisadores da Universidade de Oxford (Prof. Dr. Jason Davis), o pesquisador responsável deste projeto recebeu o prêmio Brian Mercer Feasiability da Royal Society em Londres, dezembro de 2012. O grupo também idealizou um método de espectroscopia de capacitância capaz de calcular a condutividade e a capacitância redox associados aos eventos de transferência eletrônica e cinética em sistemas bioquímicos e moleculares. Isso permitiu o desenvolvimento de biossensores que operam com sinais de transdução completamente inéditos e de altíssimo limite de detecção (da ordem de picomolar). Este sinal de transdução possui componentes quânticas que o grupo deseja aprofundar estudo, incluindo a utilização do conceito para o entendimento de sistemas como motores moleculares.
Aliado ao que foi relatado acima, o grupo atualmente conta com especialistas que operam com hamiltoniano híbrido clássico/quântico. A operação da componente clássica é realizada utilizando-se métodos de dinâmica molecular baseada em campos de força enquanto que a parte quântica pela teoria do funcional de densidade (DFT). A ideia central do projeto aqui apresentado é empregar essas ferramentas para estudar de forma mais profunda os mecanismos e processos experimentalmente evidenciados com as ferramentas de funções de transferência e espectroscopia de capacitância anteriormente apresentadas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
"Prof. Dr. Paulo Roberto Bueno (Coordenador)": http://lattes.cnpq.br/0477045906733254 IQ-UNESP
Prof. Dr. Eduardo Maffud IQ-UNESP
Profa. Dra. Maria del Pilar Sotomayor IQ-UNESP
"Prof. Dr. Jason Davis" University of Oxford

Modelos computacionais para avaliação de macromoléculas

Descrição do Projeto

O desenvolvimento ou aprimoramento de ferramentas computacionais tem possibilitado um melhor entendimento de processos biológicos. Neste projeto, empregamos modelos teóricos simplificados para avaliar o enovelamento de proteínas, mecanismos envolvendo motores moleculares, interação proteína-ligante, proteína-proteína e padrões de hidrólise por meio da avaliação de mudanças conformacionais e variações de carga.
As abordagens utilizadas empregam uma interface teórico/experimental em colaboração com grupos experimentais internos e externos à Unesp. O foco principal é combinar dinâmica molecular ou simulações de Monte Carlo com informações obtidas experimentalmente, direcionando nossos potenciais e facilitando a caracterização de macromoléculas.
Dentre as técnicas experimentais estão: eletroforese capilar, dicroísmo circular, espalhamento de raios-X a baixo ângulo, transferência ressonante de energia por fluorescência, ressonância nuclear magnética, além dos tradicionais dados de cristalografia. Essas técnicas podem ser facilmente combinadas com: “docking”, termodinâmica de enovelamento de proteínas obtidos por simulação, caracterização estrutural por modelos flexíveis, dentre outras técnicas computacionais.
Ainda, essa combinação deve ser suficiente para suportar uma correta calibração de modelos, favorecendo em um passo seguinte a avaliação e seleção de sistemas ou elementos de interesse pré-experimentação.
As metodologias e programas a serem desenvolvidas devem favorecer todo público acadêmico que tem como o foco o estudo de proteínas, possibilitando investigações mais detalhadas, assim como a confirmação de especulações de cunho científico para a interpretação de resultados.

Grupo de Pesquisa

Leandro Cristante de Oliveira UNESP-IBILCE
Sidney Jurado de Carvalho UNESP-IBILCE
Mateus Henrique Platinetti Nanzer UNESP-IBILCE
Ernesto Tavares Neto UNESP-IBILCE

Análise de Métodos de Determinação de Vias Biológicas Alteradas em Dados Toxicogenômicos

Descrição do Projeto

Uma das áreas de estudo que se desenvolveu no contexto das ciências ômicas é a toxicogenômica, que combina a toxicologia com as tecnologias das ciências ômicas para obter e analisar informações referentes a efeitos adversos em células ou tecidos de várias espécies de organismos expostos a um determido composto. Existe na internet uma grande quantidade de dados de diversas naturezas (genômicos, trancriptômicos, proteômicos, metabolômicos, etc…) estudando o contexto toxicogenômico em organismos modelo, o desenvolvimente de metodologias para melhor análise desses dados é de grande interesse acâdemico e privado devido a possibilidade de melhor aproveitamento de dados já gerados. Isso pode resultar em melhor compreenção de diversos aspectos do composto (exposição, toxicidade, variabilidade, mecânismos de ação, dose-resposta), determinação de biomarcadores e por fim, redução de custos no desenvolvimento de novos fármacos. As análises de mecânismos de ação tipicamente envolvem o uso de dados de expressão gênica para determinação de genes diferencialmente expressos (DEGs) seguido da determinação das ontologias mais significantes ligados a esses, processo que recebe o nome de enriquecimento funcional de genes diferencialmente expressos (EFDEGs). Uma limitação desse método é que não se considera os genes que não se mostrem diferencialmente expressos, e esses genes podem ter uma contribuição não desprezível para os efeitos observados no sistema biológico. Procurando contornar esse problema, propomos aqui a utilização de dois outros métodos de determinação de vias biológicas alteradas, utilizando como input dados de expressão gênica da base de dados online OPEN TG-GATES para estudar os mecanismos de ação de antineoplásicos e anti-inflamatórios não esteróides (AINES) em estudos in vitro e in vivo no Rattus norvegicus e estudos in vitro no Homo sapiens. O primeiro é chamado de análise de grupos de genes funcionalmente associados (AGFAGs) que envolve o uso de clusters de genes segundo o gene ontology (GO) para determinação da significância estatísca da alteração da atividade e da entropia desses grupos entre caso e controle utilizando uma abordagem estatística de reamostragem com reposição (Bootstraping). O segundo se chama transcriptograma (TCPGM) e envolve a projeção de dados de expressão gênica sobre redes de interação proteína-proteína ordenadas de maneira a agrupar as proteinas com maior número de interações perto umas das outras utilizando um método de Monte Carlo, de maneira a relacionar as ontologias com genes, proteínas e o seu nivel de interação na rede em questão. No final pretende-se realizar uma comparação dessas duas metodologias com o EFDEGS para avaliação de informações adicionais que estas duas metodolgias podem fornecer.

Grupo de Pesquisa

José Luiz Rybarczyk Filho UNESP-Botucatu
Giordano Bruno Sanches Seco UNESP-Botucatu
André Luiz Molan UNESP-Botucatu
José Rafael Pilan UNESP-Botucatu

Oportunidades de controle das leishmanioses por bioconjugação de peptídeos antimicrobianos a moléculas leishmanicidas e planejamento, síntese e caracterização de peptídeos inéditos para interferir no fluxo mitocondrial de íons cálcio

Descrição do Projeto

As leishmanioses correspondem a um grupo de doenças causada por protozoários do gênero Leishmania. Estas, entre outras doenças parasitárias, representam grande problema de saúde pública, principalmente considerando o número crescente de pacientes em risco para essas infecções, incluindo imunocomprometidos e aqueles vivendo em situação de pobreza, em regiões com pouco investimento em saneamento básico. O tratamento das leishmanioses é fundamental, principalmente considerando a elevada incidência de mortes associadas ao não tratamento (20-30 mil óbitos/ ano) em todo o mundo; no entanto, há poucas opções terapêuticas disponíveis, as quais são pouco eficazes e tóxicas. Desta forma, a busca por novas opções terapêuticas é importante. Dentro deste cenário, um de nossos objetivos é avaliar a atividade leishmanicida de peptídeos antimicrobianos das classes temporinas e histatinas, funcionalizados aos antileishmaniais anfotericina B ou CP2, este último, previamente caracterizado em nosso grupo de pesquisa. Adicionalmente, sabendo que a sinalização por cálcio em tripanossomatídeos é importante para a sobrevivência destes no hospedeiro mamífero e que o influxo deste cátion na mitocôndria, importante para a sua homeostase, é controlado por um complexo uniporter mitocondrial (MCU), realizar-se-á a avaliação in silico do MCU de Leishmania através de estudos de docking molecular, a fim de desenhar peptídeos capazes de inibir o influxo de Ca2+ para esta organela, além de poder contribuir com o entendimento da regulação destas proteínas.

Grupo de Pesquisa

Márcia Aparecida Silva Graminha UNESP-Araraquara
Eduardo Maffud Cilli UNESP
Nailton Monteiro do Nascimento Júnior UNESP
Natália Caroline Silva Costa UNESP
Victor de Sousa Batista UNESP

Teoria mecanicista para padrões biológicos e possibilidades de uso para gerenciamento de seus ecossistemas

Sistemas biológicos complexos são compostos de muitas entidades que interagem entre si e com o ambiente de uma maneira intrincada e altamente não linear. Como um resultado dessas interações, sistemas complexos frequentemente se auto-organizam em padrões espaço-temporais. Esses padrões têm atraído bastante atenção nos últimos anos, inicialmente devido à sua inquestionável beleza, e posteriormente devido às importantes informações que eles contêm sobre o estado do sistema no qual eles se formam. Supõem-se, por exemplo, que padrões espaciais são capazes de informar sobre a robustez do ecossistema no qual eles se formam sendo, por tanto uma importante ferramenta para prevenir perda de biodiversidade. A modelagem matemática tem sido uma ferramenta muito poderosa para explorar a origem desses padrões e também para especular sobre suas possíveis consequências no nível do (eco)sistema, já que na natureza uma escala de tempo muito longa é necessária para que esses padrões apareçam. No entanto, modelos de formação de padrões focam na reprodução da forma observada e frequentemente evitam uma descrição detalhada das interações que estão por trás delas. Essa aproximação tem levantado questões importantes, já que padrões que parecem idênticos podem surgir em contextos muito diferentes em processos de causas distintas, que muitas vezes levam a consequências no nível do sistema que são contraditórias. Portanto, para explorar padrões biológicos e extrair conclusões significativas sobre as implicações potenciais, é necessário desenvolver uma nova abordagem teórica que foca não somente na recuperação das estruturas observadas, mas também considera o conjunto correto de interações no nível individual. Proponho que uma nova aproximação para formação de padrões, no qual padrões auto-organizados e suas consequências ecológicas e evolucionárias surjam naturalmente de uma descrição detalhada de interações específicas do sistema em um nível individual. Dessa forma, padrões representam uma ponte natural entre comportamento, ecologia e evolução e, desse modo, fornecem uma forma
poderosa de integrar processos que ocorrem em diferentes escalas em sistemas complexos biológicos.

Grupo de Pesquisa

Ricardo Martinez Garcia ICTP-SAIFR/UNESP
Gabriel Andreguetto Maciel ICTP-SAIFR/UNESP
Jairo M. Rojas Huamani IFT/UNESP
Benjamin Garcia de Figueiredo IFT/UNESP

Ciência da Computação

Aprendizado por Reforço profundo para Locomoção de Robôs Bípedes

Descrição do Projeto

Robótica de serviço utilizando robôs bípedes tem ganhado crescente atenção devido a possibilidade de sua aplicação em ambientes desenvolvidos para humanos. No entanto, locomoção bípede tem se mostrado um desafio teórico e prático devido a alta dimensionalidade do problema e a necessidade de controle preciso em tempo real de múltiplos atuadores e sensores combinado com sistemas dinâmicos complexos. Por outro lado, aprendizado por reforço (RL) e sua versão com redes neurais profundas (DRL) estão se tornando abordagens pertinentes para tratar problemas de controle desafiadores devido a sua capacidade de trabalhar em processos contínuos e livres de modelo. Neste contexto, nosso objetivo neste projeto é aplicar DRL ao aprendizado de uma caminhada bípede estável para um robô humanoide em simulação e sua versão real enquanto avaliamos sua efetividade em tarefas de locomoção robótica e, em particular, locomoção bípede.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
ALEXANDRE DA SILVA SIMÕES Unesp
Esther Luna Colombini Unicamp
Eric Rhomer Unicamp

Detecção de Eventos por Mineração de Dados Paralelizada em Fluxos de Rede IPFIX

Descrição do Projeto

Este projeto apresenta a proposta de desenvolvimento e consolidação de um sistema de detecção e correlação de eventos relacionados à segurança de redes de computadores. O sistema, já prototipado por nossa equipe e em produção, possui como estrutura de base a utilização do protocolo IPFIX (IP Flow Information Export) como exportador de informações sumarizadas de uma rede de computadores. O projeto prevê quatro núcleos principais: 1.) O desenvolvimento de um protocolo baseado no processo de !NetFlow (formalizado pela IETF - Internet Engineering Task Force como sendo o protocolo IPFIX no RFC-5101) e que acrescente melhorias na sumarização das informações prestadas, consumindo menor espaço de armazenamento; 2.) A implementação de um modelo de armazenamento do novo protocolo em um banco de dados distribuído; 3.) A utilização de prospecção de dados, tais como técnicas de mineração de dados associativas, classificatórias, previsivas ou de agrupamento para detecção, correlação, classificação; e 4.) Previsão de eventos de segurança em redes de computadores. A arquitetura do sistema é baseada em clusters que visam paralelizar tarefas tanto para o armazenamento dos dados quanto para sua prospecção, objetivando maximizar o desempenho computacional. Este modelo de sistema mostra-se pioneiro na análise através da mineração de fluxos de dados, empreendendo características importantes aos sistemas de segurança computacional, tais como a escalabilidade no monitoramento de infra-estruturas de redes de alta velocidade, detecção rápida de tentativas de atividades ilícitas (tais como a propagação de worms ou estabelecimento de botnets), detecção ou previsão de ataques de negativa de serviço (!DoS), entre outros considerados as maiores ameaças atuais na Internet. Como subproduto é importante citar que este sistema pode ser usado para fornecer proteção à própria estrutura do !GridUNESP, uma vez que sensores podem ser implantados em elementos estratégicos da grade, de tal forma a coletar e analisar os seus dados de fluxos, permitindo a detecção rápida de eventos e a adoção de contramedidas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Adriano Mauro Cansian IBILCE
Adriano César Ribeiro IBILCE
André Proto IBILCE
Luiz Heitor Waiteman IBILCE
Isabela Liane de Oliveira IBILCE
Jorge Luiz Corrêa IBILCE
Leandro Arabi Alexandre IBILCE
Maira Lambort Batista IBILCE

Implementação e Otimização de Algoritmos de Alinhamentos Múltiplos de Sequências em Ambientes “Grid”

Descrição do Projeto

A solução de problemas genômicos propostos pelos biólogos, tornou-se inviável sem o uso de ferramentas computacionais, o que desenvolveu, de maneira intensa, o campo da Bioinformática, aproximando cientistas da computação e biólogos. Inicialmente, era possível resolver os problemas de Bioinformática através do uso de máquinas sequenciais, pois apenas uma pequena parcela dos problemas genômicos era tratada, conhecida e explorada pelos biológos. A evolução da complexidade desses problemas fez com que o uso de computação sequencial não fosse mais suficiente para resolvê-los, criando um uso massivo da computação paralela na criação das novas ferramentas e algoritmos em Bioinformática. A partir disso, adotou-se a idéia da resolução de grandes problemas, através de sua execução em máquinas paralelas de vários portes. No entanto, isso possui duas vertentes, uma delas compromete a execução caso a máquina paralela não seja suficientemente poderosa para tratar o problema. Por outro lado, quando a máquina é poderosa o suficiente, em geral, está acessível para uma pequena parcela de pesquisadores e o custo para a sua construção é elevado. Assim, o presente projeto propõe a idéia de implementação de algoritmos de alinhamento múltiplo de biossequências em “Grids”, para aumentar significativamente a capacidade de processamento e armazenamento na resolução desses problemas, explorando custo financeiro menor do “Grid”, visto que ele pode ser composto de equipamentos heterogêneos e distribuído por uma rede de comunicação utilizada mundialmente, que é a internet.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
José Márcio Machado Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Geraldo Francisco Donegá Zafalon Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Liria Matsumoto Sato Poli - USP
Angelo Passaro IEAv - CTA
Mario Luiz Tronco Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Métodos Analíticos e Numéricos em Mecânica Computacional

Descrição do Projeto

Mecânica computacional é a disciplina relacionada com o uso de métodos computacionais para estudar fenômenos governados pelos princípios da mecânica.

A mecânica computacional (CM – computational mechanics) é interdisciplinar. Seus três pilares são: matemática, ciência computacional e mecânica. Dinâmica de fluidos computacional, termodinâmica computacional, eletromagnetismo computacional e mecânica dos sólidos computacional são algumas das muitas especializações existentes.

A matemática leva à modelagem de fenômenos físicos dos processos encontrados na mecânica, em termos de equações, geralmente, diferenciais parciais, muitas vezes, não lineares. Na ciência computacional, códigos computacionais são desenvolvidos para resolver as equações diferenciais parciais por alguma técnica computacional: analítica e/ou numérica. Na maioria dos casos, devido às complexidades das equações e das geometrias, técnicas numéricas tais como método de diferenças finitas e métodos de elementos finitos são empregadas para se obter simulações dos processos a serem estudados.

O uso de técnicas numéricas, em geral, permite transformar sistemas de equações diferencias parciais em grandes sistemas algébricos, os quais requerem para rápida solução o uso de recursos computacionais de elevada capacidade de processamento. Isto remete ao uso de processamento paralelo para redução dos tempos computacionais.

Neste projeto, estão envolvidos pesquisadores das áreas de Engenharia Mecânica, Engenharia Civil, Física e Matemática. Os problemas envolvem simulações de processos fluido-térmicos, problemas em mecânica dos sólidos, ciências dos materiais e matemática aplicada. Os problemas não requerem tanta capacidade de armazenamento como na física de altas energias, mas requerem, por exemplo, como no caso de simulações em dinâmica dos fluidos computacional para escoamentos turbulentos, grande capacidade de processamento. Problemas de interação fluido estrutura, que podem existir tanto em engenharia mecânica ou civil, são também casos que requerem alta capacidade de processamento.

Até o presente momento, o grupo tem usado recursos computacionais limitados, obviamente, limitando o tamanho e complexidade dos problemas que poderiam ser analisados. Desta forma, o uso dos recursos computacionais do GridUnesp possibilitará abordar problemas muito maiores do que os que têm sido estudados e obter respostas dentro de tempos inferiores aos atualmente praticados. Isto possibilitará avanços nas pesquisas que vem sendo realizadas as quais estavam limitadas pelos recursos computacionais de que se dispunham.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Aluísio Viais Pantaleão [Coordenador] Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
João Batista Aparecido Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Amarildo Tabone Paschoalini Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
André Luiz Seixlack Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Cassio Roberto Macedo Maia Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Emanuel Rocha Woiski Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
João Antonio Pereira Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
João Batista Campos Silva Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
José Luiz Gasche Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Ricardo Alan Verdú Ramos Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Leandro Oliveira Salviano Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira

Extração de conhecimento em Big Data com suporte de Grids computacionais

Descrição do Projeto

O progressivo aumento do volume de dados em formato digital tem se tornado um desafio tecnológico de grande interesse na área de ciência da computação. Isso porquê, com a contínua disseminação dos computadores pessoais e das redes a nível mundial, a geração de conteúdo encontra proporções maiores e formatos significativamente mais complexos do que normalmente se observa em sistemas de informação. Extrair conhecimento relevante dessas massas de dados complexas e com grande volume é particularmente interessante e envolve a correlação de tecnologias em diferentes áreas, dentre elas: armazenamento, preparação, mineração, visualização e análise de dados. Contudo, metodologias utilizadas para dados convencionais não tem se mostrado adequadas nas diversas etapas envolvidas na extração de conhecimento a partir desses novos conjuntos, aos quais foi atribuído o termo Big Data. Em termos de armazenamento, há a necessidade por escalibilidade e tolerância a falhas para garantir que mesmo frente a falhas de hardware em grande escala os dados sejam preservados. Por outro lado, as técnicas de mineração devem inferir relações complexas entre os dados e medir quantitativamente os valores e qualidade dos dados, a fim de produzir conhecimento em um tempo reduzido. Adicionalmente, os analistas frequentemente necessitam explorar os dados visualmente ou numericamente a fim de obter conhecimento, e inovações tecnológicas são necessárias nesse sentido. Esse projeto propõe o estudo e desenvolvimento de tecnologias nos diversos setores envolvidos na extração de conhecimento, com foco em conjuntos Big Data. Ao explorar as capacidades de
processamento e armazenamento de um ambiente de Grid, espera-se criar mecanismos aprimorados que permitam solucionar os problemas relacionados a esses conjuntos e, em última instância, fornecer sub-produtos significativos aos diversos setores da sociedade que poderiam usufruir dos resultados dessa pesquisa.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Carlos Roberto Valêncio [Coordenador] UNESP/IBILCE
André Francisco Morielo Caetano UNESP/IBILCE
William Tenório UNESP/IBILCE
Victor Hugo Penhalves Martins UNESP/IBILCE
José Carlos de Freitas UNESP/IBILCE
Paulo Henrique Paim dos Santos UNESP/IBILCE
Henrique Gracioli Neves UNESP/IBILCE

Identificação e classificação de LTR-retrotransposons

Descrição do Projeto

Elementos Transponíveis (TEs) são trechos de DNA que podem se “mover” de um local para outro dentro de um genoma. Eles podem ser, basicamente, divididos em duas classes (com suas subdivisões: superfamílias, famílias e subfamílias): os Retrotransposons e os DNA Transposons, de acordo com o modo como eles se “movem”. O interesse específico dentro deste projeto está nos Retrotransposons. A maneira tradicional de identificar Retrotransposons em um genoma é através do processo de Homologia, que consiste em comparar a sequência genômica de interesse (a sequência que se quer analisar) com um conjunto de sequências representativas de Retrotransposons conhecidos, verificando-se o grau de similaridade entre as sequências
comparadas. Uma forma alternativa de encontrar TEs é através da identificação dos chamados Domínios Conservados de Proteínas, o que permite identificar e caracterizar o suposto TE. Modelos Ocultos de Markov (HMMs) são modelos probabilísticos que estão sendo utilizados na solução de alguns problemas da Biologia Molecular (dentre outras áreas). A técnica HMMs permite criar os chamados “perfis probabilísticos” como, por exemplo, de classes de proteínas ou, o que é o caso aqui, de classes/superfamílias de TEs. Este projeto visa utilizar as 3 formas citadas acima para a identificação e classificação de
Retrotransposons em sequências genômicas. Para isso serão utilizadas ferramentas computacionais já existentes, a saber, os programas HMMER, RPS-Blast e RepeatMasker. Formas alternativas de criação de HMMs serão testadas (testadas usando o HMMER) e os resultados gerados serão comparados com os da forma tradicional de HMMs e com os resultados produzidos pelas outras duas ferramentas computacionais citadas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Carlos Norberto Fischer[Coordenador] UNESP/Rio Claro
Fabricio Aparecido Breve UNESP/Rio Claro
Romain Guyot Universidade de Montpellier, França

Aprendizado de Máquina utilizando Modelos Inspirados pela Natureza

Descrição do Projeto

Computação inspirada pela natureza é o nome dado ao conjunto de técnicas para solução de problemas computacionais, cujo desenvolvimento utiliza a natureza como fonte de inspiração. Modelos computacionais inspirados pela natureza frequentemente são utilizados em tarefas de aprendizado de máquina, campo de pesquisa científica ligado ao projeto e desenvolvimento de algoritmos que permitem aos computadores evoluir comportamentos baseados em dados empíricos. Recentemente, alguns trabalhos utilizando partículas inteligentes, que caminham em redes demarcando território através de mecanismos de competição e cooperação, foram utilizados em algumas tarefas de aprendizado de máquina, incluindo o aprendizado semi-supervisionado O objetivo principal deste projeto é criar e/ou adaptar modelos inspirados pela natureza, incluindo modelos de movimentação de partículas, para resolver alguns problemas específicos do aprendizado de máquina, incluindo o problema de aprendizado com dados imperfeitos, onde alguns itens de dados têm rótulos errados; o problema de detecção de comunidades sobrepostas, onde diversos elementos podem pertencer simultaneamente a mais de uma comunidade com diferentes graus de pertinência; o aprendizado ativo, onde um especialista pode ser consultado e fornecer rótulos durante a execução do algoritmo; o aprendizado com mudanças de conceitos, onde as características das classes mudam ao longo do tempo; e a segmentação interativa de imagens, que se utiliza marcações feitas pelo usuário para auxiliar no processo de separação de objetos ou outros
elementos em uma determinada imagem. Pretende-se também estender tais modelos para outras áreas da computação e de outras disciplinas. Outro objetivo deste projeto de pesquisa é implementar estes modelos inspirados pela natureza para execução paralela em CPU e GPU (Graphics Processing Unit). Por fim, também pretende-se estudar o uso deste modelo em diversas aplicações de classificação de dados.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Fabricio Aparecido Breve[Coordenador] UNESP/Rio Claro
Emílio Bergamin Júnior UNESP
Guilherme Marino Toso UNESP
Vitor Diungaro UNESP

Uso de Redes Complexas na Identificação de Crises Epilépticas

Descrição do Projeto

A epilepsia é uma patologia cerebral caracterizada pela presença de crises epilépticas que afeta em torno de 1% de toda a população mundial. As crises epilépticas podem ocasionar perda de consciência gerando grande impacto na vida das pessoas que sofrem da doença. Atualmente, a técnica de EletroEncefaloGrafia (EEG) é um dos testes mais importantes para o diagnóstico da epilepsia. A identificação das crises epilépticas é feita por um neurofisiologista treinado através de uma inspeção visual. No entanto, exames prolongados são exaustivos e a presença de artefatos nos sinais de EEG podem levar a interpretações errôneas. Neste sentido, técnicas automáticas para a identificação das crises epilépticas podem ser mais rápidas e menos sensíveis à falhas. Nas últimas décadas, a teoria de redes complexas ganhou grande destaque e importância, uma vez que diversos sistemas biológicos, físicos, sociais, entre outros, podem ser representados de maneira discreta por uma rede. Foram propostos métodos, tais como, o mapeamento proposto por Campanharo et al. e o algoritmo de visibilidade para o mapeamento de uma série temporal em uma rede complexa sem grande perdas de informações. Através de caracterizadores topológicos é possível extrair informações sobre a rede complexa gerada, e sendo assim, é possível analisar e caracterizar a dinâmica da série temporal. Neste sentido, o objetivo deste trabalho consiste na implementação computacional do mapeamento proposto por Campanharo et al., utilizando o conceito de bins, e do algoritmo de visibilidade para a detecção automática das crises epilépticas em sinais de EEG de pacientes com epilepsia. Além disso, para análise e caracterização da topologia das redes serão implementados caracterizadores topológicos, tais como, o índice estrada, a bipartividade, o salto médio, o coeficiente de agrupamento médio e o menor caminho médio.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Andriana Susana Lopes de Oliveira Campanharo [Coordenador] UNESP/Botucatu
Gustavo Henrique Tomanik UNESP

Ajuste de Hiperparâmetros de Técnicas de Aprendizado de Máquina em Sistemas de Inspeção Visual da Qualidade

Descrição do Projeto

A inspeção visual de processos e produtos para o controle da qualidade geralmente é uma tarefa repetitiva e subjetiva. Por esses motivos, sistemas computacionais têm sido empregados nos mais diversos setores da indústria. Muitos desses sistemas são parametrizados e possuem regras previamente definidas pelos seus usuários e desenvolvedores e mesmo pequenas alterações, como não-uniformidades na matéria-prima, pode necessitar que que o sistema seja ajustado. Esses fatores contribuiram para que técnicas de Aprendizado de Máquina (AM) fossem cada vez mais utilizadas para a inspeção visual automática da qualidade, pois estas não necessitam de parametrização manual. Ao contrário, é possível utilizar um conjunto de imagens para induzir um modelo, que posteriormente pode ser usado para classificar produtos de acordo com a sua qualidade. Entretanto, o desempenho preditivo das técnicas de AM para esse problema também é influenciado por diversos fatores. Diferentes extratores de características podem ser usados para obter informações das imagens. Dependendo do problema, diferentes características podem ser relevantes para a indução dos modelos. Adicionalmente, as técnicas de AM possuem hiperparâmetros, cujos valores devem ser definidos pelo usuário e são dependentes do problema sob análise. Outro fator é a escolha do próprio algoritmo de AM empregado para o problema. Portanto, o objetivo geral desse projeto de pesquisa é investigar e melhorar o desempenho preditivo de técnicas de AM aplicadas à inspeção visual automática da qualidade de processos e produtos. Para isso, os seguintes objetivos específicos são propostos:
• Avaliar diferentes métodos de extração de características de imagens. Para que uma imagem seja processada pelas técnicas de AM, em geral são usadas funções que extraem características relevantes dessas imagens. Quando mais descritivas forem essas características, melhor pode ser o desempenho preditivo na tarefa de reconhecimento de padrões.
• Investigar o ajuste dos hiperparâmetros de técnicas de AM e a seleção de atributos. Como as técnicas de AM são sensíveis à escolha dos valores de seus hiperparâmetros, o ajuste desses valores pode resultar em maior desempenho preditivo.
• Investigar e comparar técnicas de AM para a inspeção de superfícies de matérias-primas e produtos. Devido às diferentes áreas de aplicação e às mudanças que os dados podem apresentar ao longo do tempo, a melhor técnica de AM para um problema pode mudar ao longo do tempo.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
André Luis Debiaso Rossi [Coordenador] UNESP/Itapeva
Mateus Roder UNESP/Bauru
Gustavo das Neves Ubeda UNESP/Itapeva
Natália Fernandes Soares UNESP/Itapeva
Alberto Atilio Sbrana Júnior UFSCar/Sorocaba
Rafael Gomes Mantovani UTFPr/Apucarana
Carlos de Oliveira Affonso UNESP/Itapeva
Fábio Henrique Antunes Vieira Fatec/Capão Bonito
Guilherme Pompeu Ramos Galvão UNESP/Itapeva

Verificação de Soluções Numéricas em Dinâmica dos Fluidos Computacional com o Método Smoothed Particle Hydrodynamics

Descrição do Projeto

No presente projeto propõe-se a verificação de soluções numéricas de equações diferenciais que modelam o fenômeno da difusão de calor. Com isso pretende-se realizar análises por meio de estudos de erros ao aplicar um método sem malha conhecido como "Hidrodinâmica das Partículas Suavizadas" (em inglês, Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH). Com este estudo tem-se o objetivo de apontar técnicas que representam melhorias no método SPH original, gerando-se aproximações consistentes para obter alta ordem de acurácia com a multiextrapolação de Richardson (em inglês, Repeated Richardson Extrapolation, RRE) em precisão quádrupla e utilizando códigos implementados em linguagem Fortran. Estas técnicas não implicam em maiores esforços computacionais, como nos casos em que adota-se métodos de alta ordem de acurácia. Com as análises de consistência pretende-se identificar características fundamentais nas aproximações por partículas, assim como nas aproximações pelos núcleos. As verificações das soluções numéricas são realizadas para as equações da difusão de calor permanente e transiente. Deve-se discretizar o domínio computacional [0,1] utilizando-se uma variação de N=8,16,32,...,32.768 partículas nos casos 1D e 2D. Nos problemas bidimensionais, escolhe-se também geometrias em formato de L para comparar com resultados conhecidos. Destacam-se suavizadores com melhor desempenho para solucionar os sistemas lineares de equações algébricas, e ainda a aplicação de um método multigrid algébrico que realiza a interação entre as partículas para acelerar a convergência. O método multigrid exige grande disponibilização de memória RAM para a alocação das matrizes e vetores associados aos sistemas lineares gerados, o que torna indispensável a utilização de um cluster. Além disso, ao utilizar o método SPH, tem-se a vantagem de paralelizar os códigos, de modo que contribua com a diminuição do tempo computacional para obter as soluções numéricas. Por fim, pretende-se contribuir com soluções numéricas de rápida convergência, consistentes e com alta ordem de acurácia, gerando-se técnicas que possam ser futuramente reproduzidas em geometrias mais complexas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Messias Meneguette Junior [Coordenador] UNESP/Presidente Prudente
Luciano Pereira da Silva UFPR
Carlos Henrique Marchi UFPR

Mineração de Regras de Associação Negativas

Descrição do Projeto

Mineração de padrões frequentes e regras de associação são um dos principais campos de pesquisa em Mineração de Dados, que apresenta o objetivo de determinar relações consistentes entre elementos. Algoritmos existentes neste campo de estudo se baseiam principalmente na informação de ocorrência dos elementos.
Entretanto, considerar a ausência de elementos para a geração de regras pode resultar em associações de grande interesse para algumas aplicações, que poderá fornecer conhecimento até então desconhecido para o cientista de dados ou analista. Este tipo de associação é denominada regra de associação negativa,
e a sua principal característica é a explosão da quantidade de regras geradas, que demanda uma capacidade computacional adequada para seu processamento. Por meio de um processo de revisão sistemática da literatura, observou-se uma escassez de trabalhos neste tema que possuem foco em uso de recursos computacionais durante o processo de mineração. Isto motivou a proposição deste projeto de dissertação de mestrado, que consiste em estudar abordagens e plataformas paralelas para o desenvolvimento de um método adequado à este caso específico de mineração de regras de associação. O processo de mineração de regras de associação possui duas principais etapas: identificação de conjuntos frequentes e geração de regras de associação. Para a primeira destas etapas foi desenvolvido um método denominado Apriori-Roaring-Parallel, o qual é baseado no clássico algoritmo Apriori com o emprego de representações bitmap comprimidas. Este método possui como objetivo principal demandar um uso de memória baixo durante a sua execução, de forma que conjuntos de dados maiores possam ser minerados em um sistema computacional que contemple paralelismo em memória compartilhada. Resultados preliminares indicaram que o método se destaca no uso de memória frente a diversas outras abordagens como Apriori, Eclat, FP-Growth e Apriori utilizando representações bitmap simples.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Roberta Spolon [Coordenador] UNESP/Bauru
Aleardo Manacero Junior UNESP/IBILCE
Marcos Antônio Cavenaghi Humber Institute of Technology and Advanced Learning
Alexandre Colombo UNESP/FC

Ciência dos Materiais

Dinâmica de Vórtices em Supercondutores

Descrição do Projeto

O estudo do comportamento dinâmico de redes de vórtices em supercondutores do tipo II tem sido objeto de estudo tanto do ponto de vista teórico como experimental. Quando a rede é colocada em movimento pela aplicação de uma corrente de transporte numa amostra com centros de pinning que podem aprisionar os vórtices, o movimento fica complexo e uma solução analítica do problema não é possível. A corrente máxima que um supercondutor pode suportar antes de termos dissipação, é chamada de densidade de corrente crítica. Um dos objetivos em supercondutores de alta temperatura crítica (HTSC) é aumentar essa corrente crítica, para que o uso em aplicações praticas seja viável. O pinning de vórtices é o mecanismo usualmente utilizado para aumentar a corrente crítica. Tem havido consideráveis esforços para melhorar os mecanismos de pinning em HTSC. Isso pode ser feito criando defeitos estruturais através de diversos tratamentos das amostras, especialmente usando radiações energéticas. Usando litografia é possível criar arranjos periódicos nanoestruturados e bem definidos de centros de pinning, nos quais parâmetros tais como tamanho, profundidade, periodicidade e densidade, podem ser precisamente controlados. O aumento da corrente crítica em HTSC, usando arranjos periódicos tem sido estudada recentemente teórica e experimentalmente. O estudo dos mecanismos de pinning são importantes para a elaboração de supercondutores mais eficientes. Quando J excede o valor crítico Jc os vórtices entram em movimento, dissipam energia e diversos tipos de movimento podem acontecer, dependendo do arranjo particular de pinnings. No presente trabalho, usando a técnica de Dinâmica Molecular, caracterizamos as diversas fases dinâmicas e analizamos a resistência diferencial para vários arranjos periódicos de pinning, incluindo redes quadradas, hexagonais e outras configurações obtidas a partir da remoção simétrica e aleatória de centros de pinning. Os cálculos serão realizados para filmes de supercondutores do tipo II, usando um campo magnético aplicado menor ou igual que o primeiro campo de encendido e para correntes de transporte transversais e longitudinais. Serão caracterizadas as diversas fases para as redes pinnings propostas e usando os resultados da resistência diferencial, poderemos determinar com precissão as correntes de encendido para cada transição dinâmica.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Pablo Venegas Faculdade de Ciências de Bauru

Estrutura Eletrônica de Materiais

Descrição do Projeto

A estrutura eletrônica de materiais é uma área de investigação teórica onde se aplica a Mecânica Quântica para descrever a distribuição espacial e os níveis de energia dos elétrons que compõem o sistema em estudo, que pode variar em tamanho desde a mais simples molécula diatômica até sólidos extensos com mais de 1023 átomos. Os resultados dos cálculos de estrutura eletrônica podem ser aplicados para a previsão e explanação dos mais diversos tipos de dados experimentais de natureza quântica que possam ser colhidos dos materiais. Assim, por exemplo, a absorção e emissão de luz, podem ser previstas pela teoria; ou então, em sistemas extensos, a estrutura eletrônica determina as propriedades de condução elétrica do material: se este é um isolante, semicondutor ou condutor de eletricidade. Deste modo, a área de estrutura eletrônica fornece ferramentas adicionais importantes para a melhor compreensão de materiais existentes ou em desenvolvimento. Dada a sua natureza complexa, a área de estrutura eletrônica é quase totalmente desenvolvida com o uso de computadores e isto de certa forma delimita os sistemas que podem ser estudados e estimula a busca e utilização do método de cálculo mais conveniente. A tecnologia de grid com certeza vai permitir que se estude uma gama bem maior de situações e materiais. Existe uma grande variedade de métodos de cálculo. A maioria deles adota a abordagem de orbitais moleculares ou cristalinos, desde aproximações semi-empíricas muito simples até sofisticados métodos de primeiros princípios (ab initio). Os sistemas de interesse para este projeto são complexos supramoleculares de precursores de materiais óxidos avançados, semicondutores inorgânicos, polímeros condutores, biopolímeros e moléculas de interesse biológico. Através de cálculos no nível de teoria ab initio procuraremos determinar desde a estrutura mais estável para os compostos em estudo, até a simulação de espectros experimentais, que permitam uma comparação com os dados existentes.

Grupo de Pesquisa

Francisco Carlos Lavarda Faculdade de Ciências de Bauru
Augusto Batagin Neto Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
Rodrigo Marques Ferreira Faculdade de Ciências de Bauru
Leonardo De Conti Dias Aguiar Faculdade de Ciências de Bauru

Estudo dos Processos de Fotodissociação e Reatividade do Polímero Orgânico Conjugado Meh-ppv em Solução sob Radiação Ionizante

Descrição do Projeto

Os polímeros orgânicos conjugados têm sido amplamente utilizados em diversos campos tecnológicos devido às suas características semicondutoras e ópticas. Recentemente foi relatada a possibilidade de sua utilização na área de dosimetria. O polímero orgânico poli [2-metóxi,5-(2’etil-hexiloxi)-p-fenilenovinileno] (MEH-PPV), quando diluído em solventes que contenham halogênios, tem apresentado características bastante promissoras nesta área.

Há evidências de que o polímero é alterado pela substituição de átomos de halogênios, provavelmente advindos da fotodissociação das moléculas do solvente, contudo os mecanismos envolvidos ainda não são bem conhecidos.

A compreensão dos processos de dissociação, tanto das moléculas do solvente, como de fragmentos do polímero, bem como a identificação dos sítios de maior reatividade na cadeia polimérica, são fatores de fundamental importância para o entendimento do mecanismo básico de ação que permite este material ser muito promissor na confecção de dosímetros de radiação.

No presente projeto pretende-se realizar cálculos de estrutura eletrônica visando à elucidação dos processos fotoquímicos observados em soluções do MEH-PPV sob radiação ionizante, bem como promover uma melhor compreensão dos mecanismos de ataque de radicais e de alteração estrutural sofrida pela cadeia polimérica em diferentes solventes.

Este projeto visa o aprofundamento de trabalhos anteriores, procurando analisar se a incorporação de radicais sobre a cadeia polimérica é a responsável principal pela alteração cromática do sistema e como estas reações ocorrem. Para tanto pretende-se analisar os processos de fotodissociação das moléculas de solvente, os caminhos de reação que permitem uma possível incorporação de radicais em fragmentos do polímero, e a localização de sítios de maior reatividade sobre a cadeia.

Os cálculos de estrutura eletrônica serão realizados a partir de métodos bem estabelecidos: semiempíricos, ab initio e/ou híbridos mecânicos-quânticos a partir dos quais serão obtidos os resultados teóricos.

Grupo de Pesquisa

Carlos Frederico de Oliveira Graeff Faculdade de Ciências de Bauru
Erika Soares Bronze-Uhle Faculdade de Ciências de Bauru

Estudo Numérico de Sistemas de Elétrons Fortemente Correlacionados em Baixa Dimensionalidade

Descrição do Projeto

Na pesquisa em física o estudo de modelos eletrônicos e de spins na rede é uma frente ampla e fecunda. Com modelos relativamente simples é possível capturar as principais características de diversos fenômenos, e muitas áreas de pesquisa se beneficiam dessa abordagem. Neste projeto estamos interessados em modelos de elétrons fortemente correlacionados em redes de baixa dimensionalidade. Um exemplo emblemático é o modelo de Hubbard1, que acredita-se contenha os ingredientes básicos para descrever as propriedades eletrônicas do supercondutores cerâmicos de alta temperatura crítica[2,3]. A característica distintiva dessa categoria de modelos é que as fortes correlações (interações) entre os elétrons tornam tratamentos tipo campo médio (e.g., Hartree-Fock) ou perturbativos ineficazes, exigindo métodos alternativos. Embora vários desses modelos admitam solução analítica, muitos casos de interesse permanecem insolúveis pelos métodos analíticos atualmente disponíveis. Uma alternativa é o uso de computadores. Dentre as várias técnicas computacionais disponíveis queremos destacar aqui a chamada diagonalização numérica. Esse enfoque vem ganhando espaço na literatura devido ao rápido aumento na capacidade de processamento dos computadores e ao surgimento de novas técnicas numéricas assim como o aperfeiçoamento das tradicionais. Nesse tipo de abordagem o espectro de energias e as funções de correlação do modelo são obtidos através da resolução numérica exata da equação de Schrödinger independente do tempo para um sólido contendo tipicamente algumas dezenas de átomos numa rede de baixa dimensionalidade (uma ou duas dimensões espaciais). Como as propriedades físicas de interesse derivam dessas quantidades, uma vez calculadas elas permitem estabelecer o comportamento do modelo, o qual é então analisado no contexto da particular fenomenologia que o motivou. Em seguida, essas informações são expressas na forma de diagramas de fases, permitindo uma visão unificada dos resultados.

Do ponto de vista puramente operacional resolver a equação de Schrödinger significa resolver um problema de auto-valores e auto-vetores para uma matriz (a Hamiltoniana do modelo) cuja dimensão cresce exponencialmente com o número de graus de liberdade (número de átomos na rede) envolvidos. Para que resultados significativos sejam obtidos o número de átomos que precisa ser utilizado torna o problema extremamente difícil de ser resolvido. Isso justifica o uso de técnicas específicas tais como o método de Lanczos4 e os algoritmos do grupo de renormalização da matriz densidade (DMRG)[5]. Essa técnicas fornecem o espectro de energias as funções de onda do modelo, sendo que essas últimas permitem o cálculo das diversas funções de correlação.

Grupo de Pesquisa

André Luiz Malvezzi Faculdade de Ciências
Márcio José Martins UFSCar
Raimundo Rocha dos Santos UFRJ
Thereza Cristina de Lacerda Paiva UFRJ
Edson Sardella Faculdade de Ciências

Síntese de metalofármacos

Descrição do Projeto

Os anti-inflamatórios estão entre os medicamentos mais prescritos e utilizados do mundo, contudo, seu uso contínuo pode causar complicações ao trato gastrointestinal. Os metalofármacos, apesar de serem pouco comercializados apresentam um potencial no desenvolvimento de novos medicamentos. Este projeto se propõe a sintetizar e caracterizar os complexos do fármaco anti-inflamatório não esteroide sulindaco com os íons lantanídeos La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+, Gd3+, Tb3+ e Ho3+ no estado sólido empregando a Termogravimetria - Calorimetria Exploratória Diferencial simultânea acoplada ao espectrômetro de FTIR (TG-DSC/FTIR), titulação complexométrica com EDTA e análise elementar, além de utilização de difração de raios X de monocristal e espectroscopia vibracional de refletância na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e cálculos teóricos para determinar o modo de ligação entre fármaco-metal. Os métodos termoanalíticos são utilizados para verificar a estequiometria dos compostos, decomposição térmica, estabilidade térmica, polimorfismo, reações no estado sólido, formulações das drogas, pureza, entre outras propriedades. Serão realizados ensaios de citotoxicidade além de estudo atividade inflamatória dos complexos sintetizados. A atividade antitumoral será avaliada em camundongos suíços portadores de Tumor Sólido de Ehrlich para complexos que apresentem melhoras significativas na atividade anti-inflamatória.

Grupo de Pesquisa

Gilbert Bannach Faculdade de Ciências de Bauru
Alexandre de Oliveira Legendre Faculdade de Ciências de Bauru
Renan Barrach Guerra Faculdade de Ciências de Bauru
Diogo Alves Gálico Faculdade de Ciências de Bauru

Simulação da inferface atômica de filme de hidroxiapatita em superfície de titânio

Descrição do Projeto

A formação de um filme fino de hidroxiapatita sobre a superfície de titânio tem sido pesquisada nos últimos anos na tentativa de induzir a formação de células osteoblásticas para reparo de tecido ósseo. Neste sentido, este projeto identificará os mecanismos de ligação química entre a superfície do titânio e a hidroxiapatita sintética. Para isso, a simulação das ligações entre os átomos das diferentes estruturas cristalinas será feita através da teoria de densidade funcional descrita por Grubova, I. 2017, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 15687−15695.

Grupo de Pesquisa

William de Melo Silva Unesp/Botucatu
Enzo Claudino Unesp/Botucatu

Caracterização de Propriedades Magnéticas e Eletrônicas em Supercondutores Mesoscópicos e Nanoestruturados Com Múltiplas Bandas

Descrição do Projeto

Nos últimos anos, com a realização experimental de materiais supercondutores onde a supercondutividade depende de mais de uma banda de energia, o tópico dos supercondutores de múltiplas bandas tem ganhado muita atenção na literatura, tanto experimental, quanto teoricamente. Apesar disto, detalhes sobre parâmetros microscópicos e o comportamento magnético destes materiais ainda são motivos de controvérsias. Uma maneira de iluminar tais problemas é o estudo do estado de vórtices destes materiais. Através desse modo, já foi mostrado que a presença de várias bandas e, consequentemente, de mais de um parâmetro de ordem para o sistema, leva ao surgimento de uma série de interessantes novas propriedades, como a existência de uma interação não-monotônica entre os vórtices, levando a uma
distribuição não uniforme de vórtices no estado misto; ao surgimento de vórtices fracionários; skyrmions, sólitons de fase, entre outros fenômenos. Uma classe em especial de supercondutores de múltiplas bandas, a de supercondutores nanoestruturados e atomicamente finos, onde a estrutura de múltiplas bandas surge do confinamento do sistema em uma direção, ganhou recentemente enorme importância devido ao seu potencial de aplicações em uma nova geração de dispositivos eletrônicos, como SQUID’s e detectores de fótons isolados, muito mais sensíveis e energeticamente menos caros que os atuais. Poucos trabalhos teóricos sobre o comportamento magnético, o estado resistivo e outras características destes materiais foram realizados até o momento. O presente projeto tem como objetivo ampliar os estudos existentes na literatura sobre os supercondutores de múltiplas bandas mesoscópicos, bem como contribuir para o início da caracterização das propriedades magnéticas e eletrônicas de supercondutores atomicamente finos através da teoria de Ginzburg-Landau. Para tal, as amostras supercondutoras serão
caracterizadas através de simulações numéricas com base nas equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo, adaptadas para o caso de múltiplas bandas e também para supercondutores nano estruturados.

Grupo de Pesquisa

Edson Sardella [Coordenador] Unesp/Bauru
Leonardo Rodrigues Cadorim Unesp/Bauru
Lucas Veneziani de Toledo Unesp/Bauru

Engenharia

Análise da estabilidade global de escoamentos incompressíveis e compressíveis

Descrição do Projeto

O projeto visa estudar os mecanismos de instabilidade que tem uma papel importante no entendimento do processo laminar para turbulento de um escoamento, seja ele incompressível ou compressível.
O estudo será realizado dentro do escopo da teoria de estabilidade hidrodinâmica. O escoamento será decomposto em escoamento base e perturbação, no qual, as equações de Navier-Stokes são linearizadas.
O escoamento base será obtido através de simulações numéricas diretas (DNS), utilizando um código in house de alta ordem.
O espaço tridimensional será descrito como um domínio não homogêneo bidimensional e estendido periodicamente na terceira direção espacial. A periodicidade dos modos é caracterizada pelo comprimento de onda nesta direção z. Perturbações no plano Oxy são totalmente resolvidas, de forma que os modos são funções tridimensionais do espaço: não homogêneas na direção x e y e periódica na direção z, ou seja, a formulação global do problema de instabilidade permite a existência de uma distribuição arbitrária do escoamento ao longo das direções longitudinal e normal.
Esse processo de linearização das equações de Navier-Stokes e a introdução dos modos normais leva a um sistema de equações diferenciais parciais em termos das variáveis de perturbação e portanto um problema de autovalor.
As matrizes resultantes do problema discretizado serão tratadas como esparsas, característica que pode ser utilizada para aumentar o desempenho computacional. Um método de redução de ordem que utiliza projeções no subespaço de Krylov serão empregados através do algoritmo de Arnoldi.
O projeto pode gerar um conhecimento profundo em métodos numéricos associados aos algoritmos que se baseiam em “matrix forming”, bem como time-stepping” para soluções de problemas de autovalor. E do ponto de vista físico, a identificação das instabilidades pode proporcionar ideias na concepção teórica de metodologias de controle de escoamentos turbulentos. O estudo é motivado pelas aplicações encontradas nas áreas: aeronáutica, automobilística, marítima, petróleo e meteorologia.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Elmer Mateus Gennaro UNESP-SJBV

Dinâmica de sistemas mecânicos e eletromecânicos com características não-lineares de rigidez e amortecimento

Descrição do Projeto

O objetivo deste projeto é o estudo do comportamento dinâmico de sistemas mecânicos e eletromecânicos, com foco no modelamento matemático, simulação numérica e também estudos experimentais, além de desenvolvimento de estratégias de controle de vibrações e de metodologias de
projeto destes sistemas com características não-lineares. Os tópicos abrangidos incluem aspectos analíticos, numéricos e experimentais de dinâmica aplicados a Engenharia. Dentre os sistemas estudados estão estruturas flexíveis, cujas características não-lineares geométricas e de material influenciam as regiões de instabilidade estrutural estática e dinâmica, e portanto devem ser consideradas nos métodos de projeto mecânico. Também são considerados aspectos de teoria de máquinas não-ideais, que tem por objetivo principal o estudo de modelos matemáticos de poucos graus de liberdade para o estudo de vibrações não-lineares excitadas por fonte não-ideal de energia. Características não-lineares de amortecimento, incluindo efeitos de saturação, não-suavidade e descontinuidade, são também de extrema relevância na análise da performance dos sistemas dinâmicos, e serão modeladas neste projeto a partir de técnicas experimentais. Também serão estudados sistemas de convecção com foco em escoamentos complexos e regimes de instabilidade e turbulência, e a influência destes regimes em diferentes escalas relacionados a sistemas de coletores solares, trocadores de calor de larga capacidade, dentre outros.
Ferramentas usuais para análise numérica de sistemas dinâmicos não-lineares que apresentam características de multi-estabilidade e comportamento caótico, como a construção de diagramas de bifurcação, a construção e visualização de bacias de atração, e construção de mapas de estabilidade, são
essenciais para uma compreensão aprofundada de fenômenos relevantes. Técnicas de elementos finitos, elementos espectrais, cellular automata e dinâmica molecular também serão utilizadas nas simulações.
Em vista da necessidade de encontrar formas relativamente mais rápidas para análise de sistemas dinâmicos não-lineares, utilizando plenamente a capacidade computacional disponível, serão desenvolvidos neste projeto algoritmos para as ferramentas de simulação e análise utilizando técnicas de
computação paralela, de forma que o tempo de processamento seja aceitável para realização de análise e projeto de sistemas mecânicos.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Marcos Silveira [Cordenador] FEB - UNESP
José Manoel Balthazar FEB - UNESP
Bento Rodrigues de Pontes Jr FEB - UNESP
Paulo José Paupitz Gonçalves FEB - UNESP
Pankaj Wahi IIT Kanpur
Vicente Luiz Scalon FEB - UNESP
Cesar Renato Foschini FEB - UNESP

Estudos numéricos em micro-combustão

Descrição do Projeto

A rápida evolução de micro sistemas nos últimos anos gerou uma necessidade de obter uma fonte de energia compacta, capaz de se recarregar instantaneamente, com elevada capacidade energética e de longa duração. No entanto, no presente momento, este tipo de sistemas dependem fortemente de baterias, contudo a sua limitação em termos de densidade energética e do número de ciclos de recarga originou como alternativa o desenvolvimento de micro geradores elétricos, envolvendo micro-combustão. Por essa razão, nesta última década tem havido uma pesquisa dedicada a este tema com o objetivo de compreender melhor a micro-combustão e projetar novos micro sistemas com melhor eficiência. Outro aspecto essencial da micro-combustão é a propulsão de micro satélites e micro veículos aéreos para reconhecimento e vigilância, onde é essencial ter eficientes e compactos geradores de energia para propulsão e geração de energia elétrica. Recentemente com os avanços no desenvolvimento da fabricação de sistemas micro eletromecânicos (MEMS), foram realizados progressos para combinar a microeletrônica com a micromecânica em um único chip, permitindo assim uma elevada aplicabilidade destes sistemas em diversas áreas, no entanto, estes dependem de uma energia externa. Nesse contexto surgiu a necessidade de juntar também um micro gerador de energia, eliminando a dependência de energia externa como por exemplo a utilização baterias. Este projeto de pesquisa propõe o estudo numérico em OpenFoam (Open Field Operation and Manipulation) de micro-combustão, no qual se pretendem analisar os modelos matemáticos e desenvolvimento de novos modelos, assim como estudar aspectos geométricos e condições de operação de forma a otimizar o rendimento energético com baixos valores de NOx, com reações homogêneas e heterogêneas. O estudo consiste em analisar detalhadamente e com precisão os problemas tipicamente envolvidos na micro-combustão com ênfase no NOx, como por exemplo a curvatura da chama, congelamento da chama devido à perda de calor pelas paredes da câmara de combustão, originando a extinção da chama, Daou et al. (2001, 2002) e Ju et al. (2006). Pretende-se no final do projeto compreender melhor a física da micro-combustão, como por exemplo, a iteração da chama com a parede onde ocorre um novo regime de chama designado regime da chama fraca, que origina uma grande perda de calor a partir desta, Ju et al. (2002, 2005), Maruta et al. (2005, 2009) e Leach et al. (2005).

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Pedro Miguel Rebelo Resende UNESP - ICTS
"Carlos Manuel Coutinho Tavares de Pinho" FEUP - Portugal
"Alexandre Miguel Prior Afonso" FEUP - Portugal
"Alberto Cuoci" Politecnico di Milano - Itália

Estudo e desenvolvimento de sensores de gás com base em óxidos de estanho: uma abordagem computacional utilizando métodos de primeiros princípios

Descrição do Projeto

Sensores de gás são dispositivos de grande importância em diversas aplicações como na prevenção de explosões por gases, aplicações médicas, monitoramento de gases de efeito estufa, etc. Óxidos semicondutores são amplamente utilizados na fabricação desses dispositivos e, com o advento da nanotecnologia, dispositivos semicondutores nanométricos têm atraído a atenção de pesquisadores dadas suas propriedades de detecção melhoradas se comparados à dispositivos em maior escala. Nesse
contexto, óxidos de estanho semicondutores apresentam grande aplicabilidade, sendo o SnO 2 um dos materiais mais utilizados em sensores de gás. Recentemente, óxidos intermediários do sistema Sn-O têm demonstrado propriedades sensoras de interesse, como o SnO e Sn 3 O 4 . Entretanto, apesar dos relativos avanços atingidos, muitas de suas propriedades sensoras e/ou estruturais, ainda não são bem compreendidas. Portanto, propomos aqui uma abordagem teórica empregando métodos de primeiros
princípios baseados na teoria do funcional da densidade para investigar, em nível atômico, sistemas de óxidos de estanho em relação às suas propriedades energéticas, estruturais e eletrônicas. Pretendemos ainda avaliar, teoricamente, a estabilidade estrutural e termodinâmica de superfícies desses óxidos, bem como sua interação com moléculas de interesse, como NO 2 , H 2 , CH 4 , O 2 , buscando um profundo entendimento de suas propriedades sensoras. Além disso, sabendo-se da influência de dopantes, em muitos metais de transição, podemos avaliar seu papel sobre a propriedades de superfícies sob a forma de adátomos ou pequenos clusters, bem como sobre as propriedades de adsorção de gases analito. Por fim, destacamos a interação direta com pesquisas experimentais no grupo, dando possibilidades de comparar ou corroborar nossos resultados teóricos, elevando em muito a qualidade do trabalho executado por ambas as partes. Assim, esperamos não apenas contribuir para os avanços na literatura atual, mas também nortear possíveis desenvolvimentos de novos dispositivos sensores de gás de alto desempenho.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Marcelo Ornaghi Orlandi UNESP - Araraquara
Rafael Luiz Heleno Freire UNESP - Araraquara

Dinâmica de pequenos corpos visando projeto de missões espaciais a asteróides

Descrição do Projeto

Este projeto trata do estudo da dinâmica de pequenos corpos no Sistema Solar visando aplicações em projetos de missões a asteroides. Em particular, estamos interessados na obtenção de soluções invariantes em sistemas de equações diferenciais associadas regiões de estabilidade efetiva, determinadas pela disposição de variedades invariantes hiperbólicas. Em geral, regiões de estabilidade possuem fronteiras abruptas e bem definidas que atuam como barreiras entre soluções que permanecem confinadas no espaço de fase por tempos longos e soluções não-confinadas.
Através de uma abordagem analítico-numérica e usando ferramentas de Sistemas Dinâmicos, inicialmente, objetiva-se explorar o papel das variedades invariantes do Problema Restrito de Três Corpos para calcular trajetórias preliminares para missões a asteroides. Especificamente, objetiva-se investigar a aplicabilidade de estruturas invariantes associadas às regiões de estabilidade efetiva em torno dos pontos de equilíbrio triangulares visando missões de aproximação, captura e transporte de asteroides.
A seguir, estamos interessados em transpor soluções preliminares para modelos mais realistas que levam em conta a interação gravitacional e as perturbações associadas à dinâmica de muitos corpos, exigindo a implementação de métodos de tiro múltiplo e da resolução numérica simultânea de diversas subpartes do problema principal. Assim, neste projeto, realizaremos a transposição de e adaptação de códigos para tratamento de dados de forma paralelizada (MPI) para atender a necessidade de computação extensiva.
O projeto em questão consiste em um projeto multidisciplinar e está vinculado às atividades de pesquisa do Grupo de Estudos em Sistemas Dinâmicos e Astrodinâmica da UNESP, Câmpus de São João da Boa vista. As atividades relacionadas visam fomentar uma nova área de pesquisa na instituição, ampliando as possibilidades de agregar novos estudantes e pesquisadores.
Espera-se desenvolver um conceito de missão para asteroides utilizando estruturas invariantes de PRTC, produzir trajetórias preliminares de captura e transporte para missões a asteroides no PRTC e trajetórias refinadas em modelos de muitos corpos.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Priscilla Andressa de Sousa Silva [coordenadora] UNESP - SJBV
Luiz Alberto de Paula USP - IAG
Frank Gustavson Filho UNESP - SJBV
Henrique Figueiredo Cherulli UNESP - SJBV

Busca por configurações de arrays esparsos ultrassônicos utilizando metaheurísticas

Descrição do Projeto

O ultrassom é uma das principais ferramentas para diagnóstico médico e para ensaios não-destrutivos de materiais por meio de imagens. Essas imagens podem ser obtidas a partir de conjuntos de transdutores piezelétricos chamados arrays. Em sistemas modernos de imagem por ultrassom, os transdutores podem ser excitados de maneira simultânea e com diferentes atrasos na transmissão e na recepção, permitindo a deflexão do feixe acústico e focalização em determinados pontos da imagem, sem a necessidade de movimentação dos transdutores. Uma dificuldade reside no número de canais eletrônicos de transmissão e recepção necessários para realizar essa operação. Por exemplo, para um array linear com 64 elementos, são necessários 64 canais em transmissão e 64 em recepção. Em técnicas de abertura sintética, se utiliza um canal em transmissão e um em recepção, e fazendo-se multiplexação. Posteriormente, são aplicados algoritmos de formação de imagens. No entanto, o número de sinais a serem processados continua sendo elevado, igual a N^2, sendo N o número de elementos do array. A fim de contornar esse desafio, array esparsos podem ser utilizados, na qual elementos do array são removidos para diminuir a quantidade de sinais a serem processados. No entanto, isso leva a mudanças nos diagramas de radiação do array, podendo prejudicar a formação e análise da imagem. A proposta do trabalho é pesquisar novas técnicas para projeto de arrays esparsos eficientes, tanto lineares como bidimensionais. A maioria das soluções propostas na literatura se orientam a realizar buscas a partir da otimização de uma função custo criada a partir de parâmetros clássicos de desempenho do array, que são a PSF (Point Spread Function) ou o diagrama de radiação. Isto leva a uma solução que não é ótima num sentido mais amplo, pois, por exemplo, a PSF é a imagem gerada pelo array, considerando um ponto refletor posicionado em
determinada coordenada no espaço e utilizando determinada estratégia de formação da imagem (​ beamforming ​ ). Aspectos como variação de frequência, largura de banda e posição do refletor em relação ao array, podem não ser avaliados de forma mais completa devido à especificidade da geometria e
condições de operação. Um dos principais objetivos da proposta é encontrar uma nova função custo, que garanta que a solução, ou seja, o array esparso projetado, tenha um melhor desempenho frente a situações mais próximas da prática, sem particularizar demasiadamente a solução. Para atingir esses objetivos, devem ser desenvolvidas e aplicadas ferramentas de análise espacial que meçam a distância entre os elementos do array, e que avaliem o grau de redundância dos elementos que o compõem. Essas buscas envolvem algoritmos de otimização que demandam um tempo computacional elevado. Por isso, a utilização do Grid Unesp será importante para o desenvolvimento deste trabalho.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ricardo Tokio Higuti [coordenadora] UNESP/FEIS/DEE
Júlio Cesar Eduardo de Souza UNESP/FEIS/DEE
Óscar Martínez-Graullera CSIC-Espanha
Vander Teixeira Prado UTFPR/Cornélio Procópio

Física

Adsorção de Proteínas em Superfícies Carregadas Confinantes

Descrição do Projeto

A adsorção de proteínas em superfícies carregadas confinantes tem atraído grande interesse devido a sua grande aplicabilidade nas áreas biotecnológicas/biomédicas e importância para o entendimento de aspectos fundamentais do comportamento de sistemas de interesse da física biológica. O confinamento traz uma proteção contra condições desnaturantes e degradação biológica, promovendo maior estabilidade química e térmica às macromoléculas e aumentando, assim, sua atividade. A despeito disso, as interações dominantes que estabilizam a adsorção e as condições em que a proteína é adsorvida e mantém suas características e função biológica, ainda não são totalmente compreendidas. Em particular, os efeitos do potencial elétrico gerado pela superfície no grau de protonação dos resíduos (regulação de carga) e sua contribuição para a adsorção não são normalmente considerados na interpretação de resultados experimentais. Um dos fatores limitantes para a inclusão dos mecanismos de regulação de carga na interpretação de resultados experimentais é o desconhecimento da distribuição de carga da proteína e de sua correlação com a orientação em relação a superfície. Portanto, o desenvolvimento de modelos teóricos que possam fornecer estas informações de maneira suficientemente precisa se torna fundamental para o completo entendimento da interação de proteínas com superfícies carregadas confinantes, uma vez que a curvatura da superfície pode acomodar a macromolécula em seu interior de forma que o efeito de regulação de carga seja mais efetivo do que para superfícies planas ou convexas. Propõe-se então neste projeto o estudo por simulação computacional do comportamento de proteínas confinadas em superfícies carregadas de diferentes geometrias. Adotando um modelo simplificado com potenciais intramoleculares baseados na estrutura nativa e interações eletrostáticas consideradas de acordo com a teoria de Debye-Huckel, pretende-se fornecer um panorama geral de como as diferentes contribuições da interação eletrostática (carga-carga, carga-dipolo e regulação de carga) afetam a adsorção e a manutenção da estrutura nativa.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Sidney Jurado de Carvalho Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Daniel Lucas Zago Caetano Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Alexandre Nogueira da Silva Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas
Luan Celso Marques Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas

Caos, aceleração de Fermi e Transições de fase em sistemas dinâmicos

Descrição do Projeto

O projeto atualmente visa estudar transições de fase em sistemas dinâmicos, particularmente considerando a transição de crescimento limitado para ilimitado de energia. Os modelos considerados são chamados bilhares dependentes do tempo. Consistem em um ensemble de partículas clássicas não interagentes que movem-se livremente ao interior de um domínio fechado. As fronteiras desse domínio movem-se no tempo. Assim, dependendo da fase do movimento da fronteira e da velocidade da partícula, esta pode perder ou ganhar energia. Um dos focos é caracterizar as condições que levem ao crescimento ilimitado de energia. Uma vez produzido tal fenômeno, o grupo tem concentrado em obter condições que suprimam tal fenômeno, como choques inelásticos e dissipação de uma forma geral.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Edson Denis Leonel Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Mário Roberto da Silva Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Jafferson Kamphorst Leal da Silva Universidade Federal de Minas Gerais
Denis Gouvêa Ladeira Universidade Federal de São João del Rey
Juliano Antônio de Oliveira Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Alexander Loskutov Moscow State University
Stanislav Soskin Ukrainian Academy of Science
Leonid Bunimovich Georgia Institute of Tecnhology
Raimundo Nogueira Costa Filho Universidade Federal do Ceará e University of Western Ontario

Física Experimental de Altas Energias

Descrição do Projeto

A Física de Altas Energias tem por objetivo investigar a natureza dos constituintes elementares da matéria e as interações fundamentais. Os aceleradores de partículas têm desempenhado um papel fundamental nestas investigações, sendo o Tevatron do Fermilab e o Large Hadron Collider do CERN os mais potentes já construídos.

Reconhecendo a importância da participação de pesquisadores do Estado de São Paulo nos experimentos que são realizados nestes aceleradores, foi criado em 2003, com o apoio da FAPESP, o Centro Regional de Análise de São Paulo (São Paulo Regional Analysis Center – SPRACE), o qual congrega os pesquisadores de instituições paulistas atuando nas colaborações DZero do Fermilab e Compact Muon Solenoid (CMS) do CERN.

Para dar suporte aos pesquisadores e contribuir para o processamento, armazenamento e análise dos dados produzidos nesses experimentos, foi implantado um centro de computação que conta atualmente com mais de um Teraflop de poder de processamento. O SPRACE iniciou suas operações de processamento de dados para o DZero em março de 2004, associado ao Distributed Organization for Scientific Analysis and Research (DOSAR). Integrou-se em seguida ao SAMGrid, o sistema de processamento distribuído do experimento DZero e, em 2005, tornou-se parte do Open Science Grid (OSG), consórcio americano de universidades, laboratórios nacionais e centros de computação, formando com estes um grande grid computacional de mútiplos propósitos. Através da infra-estrutura de middleware do OSG, o SPRACE vem participando ativamente das atividades de processamento de dados do experimento DZero e atuando como uma Tier-2 da estrutura computacional hierárquica do experimento CMS, em preparação para a entrada em operação do LHC em 2008.

Os membros do SPRACE participam da análise física dos dados produzidos pelo DZero associados ao grupo de “Novos Fenômenos” da colaboração, o qual procura por sinais de Física Além do Modelo Padrão. Em particular, estamos investigando a possibilidade de existência de novas dimensões espaciais através do estudo da produção de três léptons isolados. Estamos também nos preparando para a análise de dados do CMS, onde iniciamos investigação neste mesmo tema.

O ensino e a divulgação científica tem sido uma preocupação constante do SPRACE. Vimos elaborando um conjunto de cursos de formação na área e disponibilizando o material didático na web, permitindo o acompanhamento dos cursos à distância. O projeto “Estrutura Elementar da Matéria: Um Cartaz em Cada Escola” permitiu que se levasse a todas as escolas do segundo grau do País informação sobre os constituintes da matéria e suas interações, provendo também um Fórum de Discussão onde estudantes e professores de todo o país possam trocar conhecimentos.

O SPRACE tem interagido e gerado competência nas áreas com as quais se relaciona. Temos desempenhado um importante papel na formação de recursos humanos não apenas em Física de Altas Energias, mas também em redes ópticas de alta velocidade, processamento de alto desempenho e, acima de tudo, na arquitetura Grid de computação distribuída.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Sérgio Ferraz Novaes Instituto de Física Teórica
Sandra dos Santos Padula Instituto de Física Teórica
Eduardo de Moraes Gregores UFABC
Pedro Galli Mercadante UFABC
Marco André Ferreira Dias UFRN
Franciole da Cunha Marinho Instituto de Física Teórica
Thiago Rafael Fernandez Perez Tomei Instituto de Física Teórica
Angelo de Souza Santos Instituto de Física Teórica
Flavia de Almeida Dias Instituto de Física Teórica
César Augusto Bernardes UFABC
Tiago dos Anjos Costa UFABC
Caio Laganá Fernandes USP
Matheus Ichimaru Bedendo USP

Aprendizado de Máquina para Física de Altas Energias

Descrição do Projeto

A área de "aprendizado de máquina" (machine learning - ML) é a ciência de fazer com que um computador execute uma tarefa sem ser explicitamente programado para aquela tarefa. A área de machine learning é extremamente ubíqua - algoritmos de machine learning são utilizados em diversas áreas da indústria, como avaliação de crédito, alocação de investimentos, logística de serviços de entrega e, mais recentemente, veículos autônomos. Os grandes players da área de tecnologia - Google, Microsoft, Amazon - tem investido de maneira pesada na pesquisa e desenvolvimento de machine learning, em geral fornecendo ferramentas que são integradas às suas plataformas de cloud computing. Existem também diversas ferramentas de software livre, como o scikit-learn, Caffe, Torch e Keras, para citar apenas alguns exemplos. A área de física de altas energias tem em seu núcleo a aquisição, filtragem e análise de grandes quantidades de dados, especialmente na era do Large Hadron Collider (LHC). Este projeto busca estudar possibilidades de aplicação de algoritmos de machine learning em problemas reais de física do LHC, como a medida de propriedades (massa, spin, acoplamentos) de partículas conhecidas e a busca por física além do modelo padrão. Esses problemas são naturalmente mapeados nas duas categorias que são passíveis de tratamento através de algoritmos de machine learning - algoritmos de regressão e de classificação.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Thiago Rafael Fernandez Perez Tomei UNESP
Alexandre Alves UNIFESP
Marco Dias UNIFESP
André Cascadan UNESP
Artur Baruchi UNESP
Cesar Bernardes UNESP
Jose Ruiz UNESP
Raphael Cobe UNESP
Rogério Iope UNESP
Vitor Finotti UNESP
Guilherme Amadio CERN

Integrais sem massa do tipo propagador a 5 loops

Descrição do Projeto

Integrais sem massa do tipo propagador aparecem em diversos cálculos perturbativos em todas as teorias quânticas de campo. Os desenvolvimentos recentes tanto na parte teórica como na experimental levaram a que se puxe a complexidade dos processos físicos que se estudam. Uma das teorias que tem levado ao desenvolvimento mais acelerado é N=4 SYM. Muito recentemente, foi descoberto que tanto as funções de correlação de 2,3 e 4 pontos podem ser descritas por modelos integraveis. Actualmente, o recorde mundial de cálculos perturbativos está em 4 loops no que respeita a integrais do tipo propagador sem massa. Este tipo de integrais entraram no cálculo do OPE coefficient de dois operadores protegidos e o operador Konishi na teoria N=4 SYM. Eu fiz esse cálculo em Julho deste ano e pude confirmá-lo com um cálculo alternativo que usa integrabilidade. Há interesse, do ponto de vista do cálculo usando metodos de integrabilidade que se chegue à aproximação seguinte, i.e., 5 loops. O projecto que estou a liderar tem precisamente esse objectivo. Nele, iremos calcular todos os integrais que aparecem no OPE coefficient a 5 loops dos operadores mencionados acima. No processo, iremos calcular a maior parte dos integrais mestre que existem a 5 loops. Isto permite não só obter o que pretendemos calcular mas também fornece os dados para necessários para calcular qualquer integral desta familia a 5 loops.
Os resultados obtido vão depois ser comparados com o que vem do cálculo de integrabilidade.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Vasco David Fonseca Gonçalves ICTP-SAIFR

Modos Vibracionais de Moléculas Orgânicas

Descrição do Projeto

Nos últimos anos filmes finos nanoestruturados a base de moléculas orgânicas têm sido intensivamente estudados visando aplicações tecnológicas como complemento ou alternativa às moléculas inorgânicas. Além disso, resultados promissores têm sido obtidos quando estas moléculas são aplicadas na forma de filmes finos em sensores, células solares, diodos orgânicos emissões de luz, etc. Para que se obtenham êxitos nestas aplicações tecnológicas, é imprescindível o controle das propriedades estruturais dos filmes fabricados, garantindo principalmente a integridade química da molécula precursora durante o processo de fabricação. Também imprescindível é a determinação das organizações estruturais destas moléculas após a fabricação dos filmes, pois, por exemplo, podem induzir diferenças nos processos de condução por portadores de carga dependendo da localização dos contatos elétricos (eletrodos). Para garantir a integridade química das moléculas e determinar a sua organização molecular, as técnicas de espectroscopia absorção UV-Vis, de espectroscopia de espalhamento Raman e de espectroscopia infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) são intensivamente usadas por suas potencialidades na análise das propriedades óticas e estruturais dos filmes fabricados. A determinação dos modos vibracionais destas é de essencial importância para uma análise precisa dos espectros Raman e FTIR coletados para essas moléculas.

Esta proposta tem por objetivo a determinação dos modos vibracionais através de espectros teóricos das moléculas orgânicas estudadas pelo nosso grupo de pesquisa usando o programa Gaussian disponível GridUNESP. Há alguns anos o grupo vem trabalhando na fabricação e caracterização de filmes finos de moléculas orgânicas como os derivados do perileno, metaloftalocianinas, ligninas e mais recentemente xantênicos e fosfolipídios biológicos. Além do domínio das técnicas de fabricação de filmes finos Langmuir-Blodgett, Layer-by-Layer e evaporação térmica a vácuo, o uso do espectrógrafo Raman, FTIR e espectrofotômetro UV-Vis fazem parte da rotina do nosso grupo. Também compõem os trabalhos desenvolvidos pelo grupo a determinação das organizações moleculares assumidas nos filmes finos de materiais puros e as análises das interações moleculares em filmes compostos por mais de um material e suas organizações. Como estas moléculas podem possuir de algumas dezenas até uma centena de átomos, o custo computacional para a determinação dos espectros teóricos por microcomputadores convencionais é muito alto. Portanto, este projeto visa contemplar o uso do programa Gaussian disponível no GridUNESP para agilização dos cálculos teóricos de tais moléculas orgânicas. O intenso uso das técnicas FTIR, espalhamento Raman e absorção UV-Vis pelos participantes deste projeto podem ser verificados pelas publicações em periódicos específicos da área na base de dados da web of science em www.webosscience.com ou no currículo Lattes destes.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Carlos José Leopoldo Constantino Faculdade De Ciências e Tecnologia - UNESP
Diogo Volpati DFQB/FCT/UNESP
Priscila Aléssio DFQB/FCT/UNESP
Pedro Henrique Benites Aoki DFQB/FCT/UNESP

QCD e matéria densa em colisões a altas energias

Descrição do Projeto

Quarks e glúons, os blocos básicos da matéria hadrônica descrito por cromodinâmica quântica (QCD) não são observados isoladamente, como conseqüência da propriedade confinamento QCD. No entanto, a densidades muito mais elevadas do que a densidade núcleos normais tornam-se fracamente ligados, como uma consequência da liberdade assintótica. Colisões de Íons pesados de alta energia ​​(IH) são considerados o ambiente ideal para a produção de tais sistemas com grandes quantidades de energia concentrada num pequeno volume. Várias sondas da QGP têm sido sugeridos, antes do início das experiências conduzidas no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), em BNL, onde foi descoberto que o sistema quente e denso produzido em colisões de alta energia HI consiste fortemente em interação em matéria partonic, evoluindo como um fluido quase perfeito. Uma das sondas da presente sistema elusivo são correlações de partículas idênticas, historicamente conhecidos como Hanbury-Brown e efeito Twiss (HBT). Atualmente ele também é chamado femtoscopy, uma vez que ele investiga a dimensão das fontes de emissão produzidas em colisões HI em escalas femtoscopic. Ela tem sido extensivamente estudada no RHIC / BNL, na última década. No LHC, este efeito foi medido tanto por Alice e pela colaboração CMS. No CMS, foi medido em colisões pp e está sendo estendido para colisões PbPb. Outras correlações também estão sendo investigados, como o de longo alcance ("ridge-like") dihadron correlação em pseudorapidity entre pares de partículas com ângulos azimutais similares. No CMS foram descobertos a existir também em colisões de alta multiplicidade pp. Medições Femtoscopic com tais eventos irão ajudar a clarificar esta observação intrigante, no qual aparece o proton a comportar-se como um pequeno núcleo. Outras correlações sob investigação são as correlações hadrônicas espremido, teoricamente demonstrado existir pares entre partícula-antipartícula, quando suas massas são modificados no meio quente e denso formado colisões de íons pesados em altíssima energia. Cálculos hidrodinâmicos, tais como as exercidas pelo SPheRIO, código desenvolvido por uma colaboração brasileira, será usado para quantificar melhor tais estimativas e para orientar as buscas experimentais para a hadrônica espreme estados.
Em todas as partes da pesquisa planeja esboçado acima, a infra-estrutura GridUNESP terá um papel importante, permitindo a computação rápida, tanto na análise experimental e em cálculos fenomenológicas. Articular teoria e experimento, também está sob investigação a incorporação da SPheRIO código no sistema de simulação da física de íons pesados ​​CMS. Refere-se a substituir as parametrizações hidrodinâmica no código HydJet, atualmente utilizados em CMS, por cálculos reais hidrodinâmicos realizados por SPheRIO. Além dos desafios técnicos representados por tal fusão, há o tempo computacional envolvido na realização de um cálculo real em uma base caso-a-evento, para o qual a infra-estrutura disponível computacional de GridUNESP será especialmente útil.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Sandra dos Santos Padula UNESP-IFT
Gastão Krein UNESP - IFT
Yogiro Hama Univ. de São Paulo - Instituto de Física
Takeshi Kodama Univ. Federal do Rio de Janeiro
Otávio Socolowski Jr. Univ. Federal de Rio Grande
Wei-Liang Qiang Univ. Federal de Outro Preto

Simulação Computacional de Átomos e Moléculas sobre Superfícies Metálicas

Descrição do Projeto

Tem sido muito intensa, nas últimas décadas, a busca por materiais que tenham características interessantes do ponto de vista tecnológico, especialmente características que facilitem a criação de dispositivos eletrônicos de tamanho reduzido, na escala nanométrica. Este interesse estimulou a realização de uma quantidade enorme de trabalhos experimentais e teóricos a respeito de nanoestruturas. Avanços nas técnicas experimentais de microscopia (high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), scanning tunneling microscopy (STM), e atomic force microscopy (AFM)) revelaram novos fenômenos em nanoescala.
A proposta é realizar um estudo da interação entre átomos e moléculas e destes sistemas com superfícies metálicas. O estudo desta interação da superfície metálica com moléculas grandes é bastante complexo, em parte devido ao grande número de configurações possíveis para a geometria das moléculas consideradas. Contudo, importantes avanços nessa área foram conseguidos recentemente inclusive com a descoberta de novos e inesperados fenômenos, como a reconstrução com chiralidade específica de superfícies metálicas induzidas por moléculas orgânicas, o efeito chave-fechadura não biológico ou a formação de padrões complexos sobre as superfícies com bases de DNA.
Também serão estudadas as propriedades eletrônicas e estruturais destes sistemas. Como método de abordagem, será utilizada a Teoria do Funcional Densidade e métodos de Dinâmica Molecular. A influência do exchange e das correlações eletrônicas sobre estes processos será avaliada. Simulações com potenciais reativos como o REAXFF serão úteis para entender a dinâmica dos processos de formação de padrões e de auto-organização sobre as superfícies.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos Dep. de Física/IGCE/UNESP
Douglas Soares Galvão IFGW/UNICAMP
Pedro A. S. Autreto IFGW/UNICAMP
Gustavo Brunetto

Simulações de Materiais Avançados

Descrição do Projeto

A descoberta de novos materiais e novas rotas de síntese constitui um processo laborioso. Recentemente, uma nova ferramenta veio somar-se aos recursos disponíveis para o design de materiais: a simulação computacional. Este novo tipo de "experimentação", provê informações que podem auxiliar na interpretação de experimentos reais, além de permitir estudar o comportamento da matéria em condições difíceis de realizar experimentalmente, explorar possíveis rotas de síntese de compostos conhecidos ou de novos materiais, bem como estimar suas propriedades físicas. De fato, a sinergia entre experimentos reais e computacionais é um ingrediente fundamental no desenvolvimento da Ciência dos Materiais.

O projeto de pesquisa proposto se caracteriza pelo estudo computacional de materiais avançados, em distintas frentes de atuação. O primeiro tema de pesquisa desse projeto consiste no utilização de cálculos de primeiros princípios para a obtenção das propriedas físicas das fases α e g-ZrW2O8. O Tungstato de Zircônia (ZrW2O8) é um composto que exibe uma expansão térmica negativa (ETN), isotrópica, em um amplo intervalo de temperatura (0,3 a 1050K). Essa propriedade confere a este composto grande interesse quando se pensa em potenciais aplicações tecnológicas envolvendo ETN.

Como mostramos em trabalhos anteriores, o tungstato de zircônio exibe amorfização induzida por altas pressões. De acordo com o mecanismo proposto por nós, ambos os fenômenos (expansão térmica negativa e amorfização induzida por altas pressões) têm origem nos modos de unidades rígidas de baixa energia exibidos pelo tungstato de zircônio. No entanto, detalhes do mecanismo responsável pela ETN deste composto ainda são motivo de controvérsia na literatura. O mesmo se pode dizer a respeito do mecanismo responsável pela amorfização induzida por altas pressões. O experimento decisivo consiste em calcular o espectro de dispersão de fônons da fase g-ZrW2O8 e sua dependência com a pressão, de modo a verificar se todo um ramo do espectro de fônons amacia simultaneamente, em pressões compatíveis com aquela em que se observa experimentalmente a amorfização induzida por altas pressões. Este experimento computacional constitui um dos objetivos fundamentais deste projeto.

O segundo tema de pesquisa consiste no estudo computacional sobre influência de altas pressões sobre a estrutura e propriedades de compostos termoelétricos com estrutura de escuterudita. Neste estudo, pretende-se evidenciar o papel desempenhado pela espécie hóspede sobre a equação de estado e as eventuais transições de fase da estrutura hospedeira, tendo em vista que a pressão tende a favorecer estruturas com menor volume molar. Já temos evidências da formação de novas fases em compostos termoelétricos com estrutura de escuterudita, submetidos a altas pressões. Assim, um dos objetivos deste projeto é estudar computacionalmente as propriedades destas novas fases produzidas em alta pressão.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ney Lemke UNESP
Cláudio Antônio Perottoni UCS
André Luis Martinotto UCS

Simulações Numéricas em Cromodinâmica Quântica

Descrição do Projeto

São quatro as interações fundamentais presentemente conhecidas: gravitacional, eletromagnética, forte e fraca. Enquanto as duas primeiras se manifestam de maneira tangível em nossas vidas, as duas últimas são de natureza mais sutil e atuam no mundo sub-atômico. O presente projeto se refere à força forte. Historicamente, as partículas sensíveis a essa força foram denominadas de hadrons, sendo o próton, o nêutron e o meson pi os mais conhecidos exemplos de hadrons. Essa força é responsável pela existência de quase que a totalidade da massa visível do universo, sendo em particular responsável pela existência do núcleo dos átomos. A teoria que descreve a força forte é a cromodinâmica quântica (QCD), nome derivado da eletrodinâmica quântica, a qual descreve as interações entre as cargas elétricas através de fótons. Na QCD, as cargas são denominadas “cores” e as partículas fundamentais que possuem essas cargas são os quarks, que interagem através de gluons, que também possuem carga de cor. Uma das mais fantásticas propriedades da QCD, pouco entendida no momento, é o confinamento da cor, que significa que um quark ou um gluon não são observados isoladamente – tecnicamente, diz-se que somente estados de cor zero (singletos) são observados. Os estados observados são os hadrons, eles são estados ligados de quarks e gluons.

A QCD sendo a teoria das interações fortes, ela deve descrever a partir de seus graus de liberdade fundamentais, os quarks e gluons, uma grande variedade de propriedades e fenômenos hadrônicos, como a massas e os tamanhos dos hadrons, as interações hadrônicas, a formação dos núcleos atômicos, a matéria formada em colisões de íons pesados a altas energias (plasma de quarks e gluons) e a matéria encontrada no interior de objetos estelares superdensos (estrelas de nêutrons). Todos esses problemas têm em comum o fato que a força entre as partículas não pode ser tratada pelos tradicionais métodos da teoria de perturbação baseados numa expansão em série de potências na constante de acoplamento. No momento, os únicos métodos de primeiros princípios para tratar esses problemas são os baseados em simulações numéricas de grande escala, realizadas em supercomputadores – o nome dado a esse campo é “QCD na rede”. A QCD na rede consiste em simular numericamente as equações da QCD numa rede discreta do espaço-tempo, através do emprego de métodos Monte Carlo e de equações de Langevin.

Apesar do campo ter origem há mais de 30 anos, no Brasil ele é relativamente recente. Historicamente, uma das principais dificuldades para implementar projetos de QCD na rede no Brasil tem sido a ausência de recursos computacionais adequados, devido aos seus altos custos no passado. Presentemente, recursos computacionais adequados começam a ser disponibilizados através de projetos como a GridUNESP. Desde sua criação, a QCD na rede tem produzido várias revoluções, tanto sob o ponto de vista puramente intelectual, no que se refere à compreensão das interações fortes, como também no desenvolvimento de técnicas de simulações numéricas, como o desenvolvimento de novos algoritmos, que se mostraram úteis em vários outros campos do conhecimento, como Ciências dos Materiais, Meteorologia e Matemática Aplicada. A QCD na rede foi propulsora de inovações tecnológicas no campo da informática, incluindo principalmente computação de alto desempenho e tecnologia da informação.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Gastão Inácio Krein Instituto de Física Teórica
Gabriel Santos Menezes Instituto de Física Teórica
Sergio Marcolino Antunes Instituto de Física Teórica
Carlos Eduardo da Silva Fontoura Instituto de Física Teórica
Nadiane Cristina Cassol Seewald Instituto de Física Teórica
Daniel Fernando Reyes Castillo Instituto de Física Teórica
Rafael Reis Leme Instituto de Física Teórica
Marcio Woitek Junior Instituto de Física Teórica
Felipe Attanasio Instituto de Física Teórica

Simulações, Análise de Dados e Estimativa de Parâmetros para o “Dark Energy Survey”

Descrição do Projeto

Nosso conhecimento acerca do Universo tem crescido e nos surpreendido nos últimos anos. Talvez a maior surpresa tenha ocorrido em 1998, quando começaram a aparecer as primeiras evidências observacionais de que o Universo está em expansão acelerada. A explicação mais aceita da expansão acelerada do Universo postula que aproximadamente 75% do seu conteúdo esteja na forma de algo que denominamos “energia escura”, que possui propriedades de antigravidade. Encontrar as características da energia escura passou a ser um dos grandes objetivos da Cosmologia moderna.

A Cosmologia está entrando nos anos recentes em uma era de medidas de grande precisão. Uma enorme quantidade de dados observacionais obtida por satélites, como o Cosmic Background Explorer (COBE) e o Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), e telescópios, como o Sloan Digital Sky Survey (SDDS) foi e em alguns casos continua a ser gerada com os sucessivos “data releases”. Nosso Projeto será baseado na análise de dados da colaboração internacional denominada “Dark Energy Survey” (DES), que conta com a forte participação de um grupo brasileiro, representado pelo consórcio DES-Brazil.

O DES usará 4 tipos de observações para obter informações sobre a natureza da energia escura: supernovas do tipo Ia, lenteamento gravitacional, abundância de aglomerados de galáxias e oscilações acústicas de bárions. A partir dessas observáveis é necessário estimar os parâmetros do modelo cosmológico favorecido.

Nosso Projeto junto ao GridUNESP visa a realizar simulações de possíveis observáveis no DES, como por exemplo na detecção de lentes gravitacionais fortes, na análise dos dados que virão a partir de 2011 e na estimativa de parâmetros cosmológicos a partir do conjunto de dados medidos.

O número de parâmetros que determinam um modelo cosmológico pode chegar a 10, o que torna a sua estimativa extremamente complexa. Nessa etapa o uso do “Markov Chain Monte Carlo” (MCMC) é essencial. As cadeias de Markov geradas por Monte Carlo são usadas para obter amostras independentes da distribuição de probabilidade dos parâmetros do modelo para um determinado conjunto de dados em uma análise bayesiana. Essa distribuição é usada para obter regiões com níveis de confiança dos parâmetros do modelo. A grande vantagem do método de MCMC é que seu custo computacional escala de maneira aproximadamente linear com o número de parâmetros a serem estimados e a estrutura de grid é ideal para o seu uso.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Rogerio Rosenfeld Instituto de Física Teórica
Luiz Alberto Nicolaci da Costa Observatório Nacional
Martin Makler Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
Marcio Antonio Geimba Maia Observatório Nacional
Paulo Pellegrini Observatório Nacional
Fernando Simoni Observatório Nacional
Ricardo Ogando Observatório Nacional

Sistemas quânticos de poucos corpos em Física atômica, nuclear e partículas

Descrição do Projeto

Resolução de equações de autovalores e observáveis de espalhamento, em sistemas de 3 e 4 corpos em Física Nuclear e Atômica, considerando a técnica de Lanczos. Sistemas atômicos ultrafrios e condensados de Bose-Einstein em redes ópticas, considerando transições de fase de superfluído para Mott-Insulator, utilizando técnicas numéricas de Monte-Carlo no modelo de Bose-Hubard.

Análise da Interação de estado final de três-corpos no decaimento B->K Pi Pi, para estudo da assimetria de matéria anti-matéria no universo. Para isso serão desenvolvidos formas analíticas e algoritmos para a simulação numérica do fundo não-ressonante de três corpos, inspirados na solução numérica da equação de Bethe Salpeter, em aproximação de escada.

Cálculos de reações de fragmentação e de pré-equilíbrio, que objetiva fazer simulação de reações nucleares através de cálculos de Monte Carlo.

Nessa colaboração, que tem a coordenação de Lauro Tomio (IFT/UNESP, São Paulo), recebendo apoio da FAPESP através de projeto temático, temos pesquisadores do IFT/UNESP (São Paulo), ITA (São José dos Campos), IF-USP (São Paulo), UFF (Niterói), UNICAMP (Limeira), CBPF (Rio de Janeiro) e UFRJ (Rio de Janeiro) e IF-UFRGS (Porto Alegre), além de colaborações com pesquisadores do exterior.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Lauro Tomio Instituto de Física Teórica
Marcelo T. Yamashita Instituto de Física Teórica
Mohammadreza Hadizadeh Instituto de Física Teórica
Arnaldo Gammal IF-USP
Tobias Frederico ITA
Brett Vern Carlson ITA
Varese Salvador Timoteo UNICAMP
Antonio Delfino UFF
Ignácio Bediaga UFF
Alberto Reis UFF
Sérgio Souza UFF
Raul Donangelo UFF
Aksel Jensen Aarhus University
Mario Salerno University of Salerno
Yasuyuki Suzuki University of Tokyo

Estudo de Sinais da Nova Física em Aceleradores

Descrição do Projeto

O projeto visa o estudo sistemático de sinais advindos de espalhamentos envolvendo modelos não usuais em física de altas energias. Em particular, em uma primeira etapa, estudaremos espalhamentos envolvendo espinores Elko.

Os espinores Elko são autoespinores do operador de conjugação de carga que carregam ambas as representações de Weyl (ambas helicidades). Os campos quânticos cujos coeficientes da expansão sejam os espinores Elko apresentam duas propriedades instigantes, a saber: primeiramente tais espinores obedecem a equação de Klein-Gordon (não Dirac) somente. Além disso, apresentam dimensão de massa 1 (e não 3/2) mesmo sendo espinores genuínos.

A razão para tal comportamento pode ser estabelecida da seguinte maneira: sendo um autoespinor do operador de conjugação de carga, o Elko possui um novo dual (diferente do dual de Dirac) obtido de modo a preservar a invariância do bilinear construído com o espinor Elko por transformações de Lorentz geral. Uma vez dotado de um novo dual, o Elko também apresenta novas somas de spin e, consequentemente, a estrutura local do campo quântico associado e modificada. Em outras palavras, o espinor Elko quebra a invariância de Lorentz de um modo bastante sutil, apresentando um eixo preferencial (de fato, os espinores Elko não pertencem a classificação padrão de Wigner). Tal característica, entretanto, parece ser vantajosa para candidatos a matéria escura.

Em um trabalho prévio (Phys. Lett. B706:352-359,2012) analisamos a assinatura tipica de um espalhamento gerando Elkos com momentos aproximadamente nulos, de modo a investigar a dependência do sinal de saída com a existência do eixo preferencial.

Propomos em uma nova fase do projeto a analise do espalhamento em questão levando em conta, porem, a existência de momentos não nulos dos Elkos produzidos na reação. Cálculos preliminares indicam que nesse caso a estrutura não-local do Elko, ou equivalentemente, seu eixo preferencial poderá ser melhor explorado.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Fernando Luiz de Campos Carvalho Unesp-Guaratinguetá
Julio Marny Hoff da Silva Unesp-Guaratinguetá
Marco André Ferreira Dias Unifesp-Diadema

Propriedades eletrônicas e de transporte de sistemas nanoscópicos

Descrição do Projeto

Dispositivos eletrônicos moleculares representam a última fronteira em termos de miniaturização, onde um dispositivo completo é formado por alguns átomos. Além das potenciais aplicações tecnológicas, interessantes fenômenos físicos tornam-se dominantes na escala nanoscópica. Nestas escalas torna-se necessário levar em consideração a posição específica dos átomos formando o material bem como as interações entre todos os elétrons. Isto invariavelmente implica considerar, de maneira precisa, um grande número de partículas interagentes.

Neste projeto os sistemas moleculares de interesse são: oligômeros orgânicos, nanotubos de carbono e grafeno. Os compostos serão conectados a eletrodos metálicos e as características do transporte eletrônico analisadas. Efeitos de grande interesse – e ainda pouco estudados nesta escala - podem surgir em alguns dos materiais, como o Efeito Kondo, que ocorre quando há a presença de uma forte correlação entre os elétrons. Também serão estudados os efeitos da interações elétron fônon e spin-órbita nas propriedades de transporte eletrônico de diferentes materiais nanoscópicos.

As principais ferramentas teóricas utilizadas no estudo são: a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e o formalismo de Funções de Green fora do equilíbrio (NEGF). A primeira metodologia permite a obtenção da estrutura eletrônica com precisão e a segunda – principalmente quando combinada com a DFT - permite o cálculo do transporte eletrônico através de dispositivos sob o efeito de um potencial externo. A DFT possui o melhor balanço entre custo computacional e precisão numérica em cálculos de estrutura eletrônica, sendo amplamente utilizada por diversos grupos de pesquisa. O projeto combina a utilização de códigos já existentes e distribuidos gratuitamente na comunidade científica, bem como outros desenvolvidos “in house” totalmente paralelizados. Além disso serão desenvolvidas novas ferramentas computacionais sempre visando ambientes de computação de alta performance.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Alexandre Reily Rocha UNESP/IFT
Jeconias Rocha Guimarães UNESP
Pedro Brandimarte Mendonça USP
Ekaterina Alexandrovna Filatova UFABC
Rodrigo Garcia Amorim UFABC
Cláudio Padilha UFABC
Wudmir Verastegui Rojas UFABC

Testing General Relativity with Gravitational Waves

Descrição do Projeto

The signals from inspiralling binary systems that include black holes and/or neutron stars are the most promising candidates for a first direct detection of gravitational waves that are expected to be made in the next 4-5 years by the LIGO and Virgo observatories. Such signals are well modeled within General Relativity in terms of the parameter of the sources, however an interesting question to ask is: given that the parameters intrinsic to the sources are unknown, can the fundamental parameter of General Relativity also be tested with gravitational wave detections?

The answer turns out to be "yes" and a data analysis pipeline named TIGER and described in PRD85 082003 has been setup in order to assess the quantitative level at which such test can performed. In order to estimate the signal parameters, (so far simulated) data are correlated with waveforms generated out of parameters drawn by a Monte Carlo from the entire parameter space. In order to perform the above mentioned test on General Relativity, the background has to be computed to assess the detection statistics. In the case of TIGER, it is necessary to collect a background of Bayesian odds ratio between the two different hypotheses: General Relativity vs. non-General Relativity.

Odds ratios quantify the relative probability of competing hypotheses, telling which of the two is favored by data. Several parallel Monte Carlos will be run on the cluster to determine the background value distribution of the odds ratio as a function of the number of detected sources and their signal-to-noise ratio. This will allow to determine what is is the minimal deviation from General Relativity that it is possible to detect.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Riccardo Sturani UNESP/IFT

Simulação de propriedades ópticas e eletrônicas de materiais orgânicos

Descrição do Projeto

Compostos orgânicos são atualmente considerados materiais de grande interesse na confecção de dispositivos eletrônicos flexíveis de fácil processamento e baixo custo relativo. Aliada às interessantes propriedades óptico-eletrônicas que os tornam materiais de grande relevância tecnológica, compostos orgânicos apresentam uma física extremamente rica, com processos diferenciados de recombinação, dissociação e transporte de carga que têm incentivado a sua pesquisa mesmo em ciência básica.

De fato nota-se na literatura a publicação de um número crescente de trabalhos experimentais e teóricos acerca de propriedades opto-eletrônicas de materiais orgânicos em diferentes áreas de aplicação. Contudo, devido à desordem estrutural típica associada a estes materiais, estudos de suas propriedades eletrônicas e estruturais são ainda grandes desafios. Em especial, a grande flexibilidade estrutural e profunda influência desta nas propriedades de interesse destes compostos torna a modelagem e simulação uma tarefa de apreciável complexidade nestes materiais.

A simulação e estudos teóricos relacionados à estes materiais (e técnicas específicas a eles associados) são de grande relevância, pois além de possibilitarem uma maior compreensão dos fenômenos básicos envolvidos, permitem avaliar características relevantes para a obtenção de dispositivos (e/ou materiais) mais eficientes, podendo ainda sugerir alternativas que permitam reduzir o número de experimentos a serem realizados e assim o custo total de produção de dispositivos.

No presente projeto sugerimos uma série de estudos teóricos acerca de três temas que vêm sendo desenvolvidos em nosso laboratório: i) alteração cromática induzida por raios gama em soluções de polímeros orgânicos para aplicações dosimétricas; ii) simulação do espectro de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) através de parâmetros do hamiltoniano de spin obtidos de cálculos ab-initio e iii) simulação e modelagem de processos de transporte de carga em compostos orgânicos. Consideramos que estudos teóricos relacionados à estes temas são de grande relevância, uma vez que, além de possibilitar uma maior compreensão dos fenômenos básicos envolvidos, permitem avaliar características que permitam a obtenção de materiais/dispositivos mais eficientes ou mesmo sugerir caminhos a fim de reduzir número de experimentos necessários.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Carlos Frederico de Oliveira Graeff UNESP/FC
Augusto Batagin Neto UNESP/FC
Erika Soares Bronze Uhle UNESP/FC

Modelagem de Nanoestruturas e Materiais Nanoestruturados

Descrição do Projeto

Sabendo que materiais em escala nanoscópica apresentam propriedades físicas especiais, um dos desafios atuais em Nanociência e Nanotecnologia é desenvolver materiais nanoestruturados que apresentem o máximo das propriedades especiais das nanoestruturas individuais que os compõem. Dentro deste contexto, este projeto consiste do estudo por meio de simulações atomísticas de dinâmica molecular, de sistemas formados ou que contém nanoestruturas como, por exemplo, materiais nanoestrurados formados pela combinação de nanofitas de grafeno e nanotubos de carbono, fios e folhas de nanotubos de carbono, nanocompósitos formados pela mistura de nanotubos ou nanofitas de grafeno em matrizes poliméricas, nanofios, nanomolas e outros.

Em vista do tamanho dessas estruturas, ferramentas de simulações atomísticas por dinâmica molecular serão utilizados. Dependendo do tipo de nanoestrutura que forma o material nanoestruturado, suas propriedades individuais serão estudadas de modo isolado com o objetivo de descobrir como elas determinam o comportamento dos materiais nanoestruturados. Apesar de pretendermos usar modelos em escala contínua para a descrição das propriedades gerais de materiais nanoestruturados macroscópicos, como compósitos ou fios e folhas de nanotubos, partes pequenas mas estruturalmente importantes desses materiais serão definidas e investigadas por meio de simulações por dinâmica molecular. Essas partes serão definidas de acordo com imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura de fios e folhas de nanotubos de carbono.

Pretendemos estudar propriedades mecânicas, térmicas e estruturais desses sistemas. Para obter as propriedades mecânicas, realizaremos séries de simulações para obter a energia de equilíbrio do sistema em função da deformação aplicada. As propriedades térmicas serão obtidas através de simulações a temperaturas diversas. As previsões teóricas serão comparadas com resultados experimentais.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Alexandre Fontes da Fonseca UNESP/FC
Newton Cunningham Braga Mostério UFF
Virgilio Junior Caetano UFF

Correções de Altas Ordens nas Amplitudes de Espalhamento de Supercordas de N-pontos

Descrição do Projeto

Considerando o principal resultado da referência Barreiro&Medina JHEP10108 a qual argumenta que as correções nas amplitudes de espalhamento de qualquer deformação superssimétrica da teoria de Super Yang-Mills, em qualquer ordem em α1, a constante fundamental da corda, não apresentam termos (ζ.k)^n, vamos procurar determinar completamente as amplitudes de espalhamento de 5, 6 e 7 pontos em ordem . De fato, a ausência de termos(ζ.k)^n permite-nos escrever as amplitudes de supercordas em termos de uma base de amplitudes de Yang-Mills. Assim, o problema da obtenção da amplitude de supercordas passa a ser um problema de álgebra linear, na qual resolvemos um sistema de equações lineares, cujas soluções produzem coeficientes com os quais é possível construir as amplitudes de supercordas em termos das amplitudes de Yang-Mills. Calcular as correções de ordens elevadas nas amplitudes supercordas se faz necessário para obtermos informações à respeito do aparecimento de um novo superinvariante da teoria que deve surgir a partir da ordem 7 na expansão em α1.
O sistema de equações lineares que surge aumenta com o aumento da ordem da correção. Isso exige um poder computacional cada vez mais elevado. Além disso, os cálculos devem ser todos analíticos, pois os coeficientes são frações racionais. Isso requer o uso de software específico para cálculo analítico e atualmente estamos utilizando o Mathematica 8.0.
Após essa primeira etapa, ou seja, após termos efetuado os cálculos dos termos bosônicos, estaremos em condições de incluir os termos fermiônicos de 5 e 6 pontos, fazendo uso da identidade de Fierz. Então, utilizando a identidade de Ward superssimétrica, pretende-se também estudar as origens do cancelamento dos termos(ζ.k)^n que muito provavelmente tem suas raízes na superssimetria.
Finalmente, a ausência de termos na amplitude de cordas abertas tem uma condição paralela para cordas fechadas que é a ausência de termos das formas(ζ.k)^n e (kζζk)^N (kζk)^(N-2). Assim, finalizaremos o projeto estudando correções nas amplitudes de corda fechada no setor gravitacional da teoria.
Em todas essas vertentes do trabalho, será necessário o uso de equipamento computacional com grande capacidade de memória.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Luiz Antonio Barreiro UNESP/Rio Claro
Ricardo Medina UNIFEI

Teoria do Funcional da Densidade e Aplicações em Sólidos e Átomos Frios

Descrição do Projeto

Neste projeto propomos a construção, comparação e aplicação de funcionais da densidade em cálculos de DFT, via aproximações locais e não-locais, para o estudo de emaranhamento e superfluidez exótica em sólidos e átomos frios.
Faremos uma descrição quantitativa do mapeamento entre função de onda e densidade, previsto pelo teorema de Hohenberg-Kohn, que poderá ser usada para testar a eficiência de funcionais da densidade.
Um estudo comparativo entre as diversas medidas de emaranhamento já existentes será realizado, e funcionais da densidade para aproximações não-locais serão construídos.
Estes resultados serão aplicados na investigação do emaranhamento e de superfluidez inomogênea em nanoestruturas, sistemas desordenados e átomos frios.
Os cálculos de Teoria do Funcional da Densidade necessários para o desenvolvimento deste projeto serão realizados tanto em computadores comuns adquiridos com o financiamento da FAPESP, quanto através do GRID UNESP:
Cálculos menos custosos, isto é, usando rotinas de DFT otimizadas em nosso grupo para modelos específicos, podem ser realizados facilmente com os computadores adquiridos através do Projeto de numeração 13/15982-3, recentemente aprovado no Programa Jovens Pesquisadores da FAPESP.
Já cálculos mais pesados, como de diagonalização exata e de DMRG (Density Matrix Renormalization Group), igualmente fundamentais para o desenvolvimento deste projeto, requerem ambiente computacional de alta-performance e, portanto, serão executados no GRIDUNESP.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Prof. Dra. Vivian Vanessa França Henn UNESP/Rio Claro

Testando a matéria escura no halo da Via Láctea

Descrição do Projeto

Estudo das incertezas na determinação da distribuição de matéria escura na Via Láctea, principalmente, a asfericidade do halo e o impacto da física bariônica. Neste estudo comparamos as observações da curva de rotação da galaxia com a curva esperada tendo em conta só a matéria visível ou bariônica, estendendo a comparação para casos onde, por exemplo, não asumimos simetria esférica. Vamos usar compilacões de dados encontrados na literatura. Usando tracers do potencial gravitatório total construímos a curva de rotação observada. A curva de rotação esperada vai ser construida usando perfis de densidade (baseados em observações) para a materia bariônica. A materia bariônica na galaxia é decomposta em três componentes: bulge, disco estelar e gás. A partir de uma compilacão dos perfis de densidade que se encontram na literatura para cada componente, derivamos o potencial gravitatorio asociado a materia visivel e a correspondente curva de rotação esperada.

A discrêpançia entre curva observada e curva esperada é descrita pela existencia da materia escura. Vamos usar distintas parâmetrizaçôes para o perfil de densidade da materia escura. Estas parâmetrizaçôes ou modelos são inspiradas em dois tipos de simulações: simulações onde só a matéria escura está presente e simulações hidrodinâmicas onde, ademais da materia escura, se introduz matéria bariônica. Usando métodos estatísticos vamos estimar os parâmetros de estos modelos ou perfiles de densidade de matéria escura. Entre outros parâmetros, vamos determinar a densidade local de matéria escura com especial atenção dada a relevançia deste parâmetro em outros experimentos de busca de matéria escura direta. Os parâmetros serão estimados tendo em conta todas as fontes de incerteza tanto estatística como produzida por parâmetros galácticos como a modelagem da distribuiçao bariônica.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Prof. Dr. Fabio Iocco UNESP/IFT
María José Benito Castaño UNESP/IFT

Simulação e modelagem computacional de materiais orgânicos para aplicações em dispositivos

Descrição do Projeto

Compostos orgânicos configuram atualmente materiais de grande interesse na confecção de dispositivos eletrônicos flexíveis e de baixo custo relativo. Devido a isso, diversos trabalhos experimentais e teóricos têm sido realizados visando avaliar as promissoras propriedades opto-eletrônicas e magnéticas destes materiais. Contudo, devido à desordem típica destes compostos, estudos de suas propriedades básicas são ainda grandes desafios. Neste projeto sugerimos uma série de estudos teóricos acerca de características eletrônicas, estruturais, magnéticas e de reatividade de compostos orgânicos (e compósitos baseados nestes materiais) para aplicações em dispositivos diversificados. Consideramos que estudos teóricos relacionados à estes temas são de grande relevância, uma vez que, além de possibilitar uma maior compreensão dos fenômenos básicos envolvidos, permitem avaliar características que permitam a obtenção de materiais e dispositivos mais eficientes, ou mesmo sugerir caminhos a fim de reduzir número de experimentos necessários. Tipicamente serão estudados compostos orgânicos poliméricos e moleculares ou compósitos envolvendo estas estruturas e sistemas inorgânicos. A metodologia empregada abrange o cálculo de estrutura eletrônica (métodos Hartree-Fock, Teoria do funcional da densidade, e métodos semi-empíricos), dinâmica molecular e cálculo de transporte de carga via equações de Drift-Difusion, Master equation e Monte Carlo Cinético.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Augusto Batagin-Neto UNESP/Itapeva
Carlos Frederico de Oliveira Graeff UNESP/FC-Bauru
Rafael Plana Simões UNESP/FC-Botucatu
Filipe Camargo Dalmatti Alves Lima USP/IFSP

Testando a matéria escura no halo da Via Láctea

Descrição do Projeto

Estudo das incertezas para determinação de materia escura na Via Láctea, principalmente, a asfericidade do halo e o impacto da física bariônica. Neste estudo comparamos as observações da curva de rotaçãoo da galáxia com a curva esperada tendo em conta só a matéria visível ou bariônica, estendendo a comparação para casos onde, por exemplo, não assumimos simetria esférica. Vamos usar compilações encontradas na literatura. Usando traçadores do potencial gravitacional total, construímos a curva observada. A curva de rotação esperada visa ser construída usando perfis de densidade (baseados em observações) para a matéria bariônica. A matéria bariônica na galáxia é decomposta em três componentes: bulge, disco-estelar e gás. A partir de uma compilação dos perfis de densidade que se encontram na literatura para cada componente, derivamos o potencial gravitacional associado à matéria visível e à correspondente curva de rotação esperada. A discrepância entre a curva observada e a curva esperada é descrita pela existência da matéria escura. Vamos usar distintas parametrizações para o perfil de densidade da matéria escura. Estas parametrizações ou modelos são inspiradas em dois tipos de simulações. Usando métodos estatísticos, vamos estimar os parâmetros destes modelos ou perfis de densidade de matéria escura. Entre outros parâmetros, vamos determinar a densidade local de matéria escura com especial atenção dada a relevância deste parâmetro em outros experimentos de busca direta por matéria escura. Os parâmetros serão estimados tendo em conta todas as fontes de incerteza: tanto estatística como produzida por parâmetros galácticos, como modelagem da distribuição bariônica.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Fabio Iocco IFT / São Paulo
María José Benito Castaño IFT / São Paulo
Ekaterina Karukes IFT / São Paulo

S-Matrix Bootstrap

Descrição do Projeto

O objetivo desse projeito é o desenvolvimento de técnicas numéricas para estudar a matriz de espalhamento no contexto das teorias quânticas de campos não perturbativo. No específico, o problema físico é convertido em um problema de otimização que pode ser solvido usando um programa C++ open source que precisa de um arquivo de input gerado usando o software Mathematica. O problema físico estudado é o espalhamento pion-pion, as partículas mais leves no spectro de massa da cromodinâmica quântica. O que se segue é uma lista das inovações necessárias para enfrentar esse problema. No espalhamento pion-pion aparecem várias resonâncias como picos dos dados experimentais. O estudo numérico dessas resonâncias nesse contexto já é um trabalho original. Além disso, as interações da cromodinâmica quântica conservam a característica de isospin: o grupo de simetria global dos pions, por isso, é SO. A introdução dessa simetria precisa de ulteriores modificações no código. Como último ingrediente físico, os pions são quase-bosons de Goldstone pela ruptura espontânea da simetria chiral SU_L x SU_R. Computações em "Chiral Perturbation Theory" mostram a presença de zeros na matriz de espalhamento que são necessários para simular o correto comportamento a baixa energia das partículas. Cada ponto dessa lista tem de ser estudado numericamente. Esperamos que os resultados numéricos possam ser comparados com os dados experimentais e, em caso de acordo, abrir uma nova técnica pelo estudo do espalhamento não perturbativo das partículas sujeitas às interações fortes.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
"Andrea Leonardo Guerrieri (Coordenador)" IFT-ICTP / São Paulo

Geociências

Controle geodésico do processo de deformação do Sistema Terrestre - estudo de caso da rede SIRGAS-CON-D (GeoSIRGAS)

Descrição do Projeto

A deformação do Sistema Terrestre está relacionada com a mudança na camada sólida da Terra (geosfera) e pode ser investigada com base no comportamento temporal das estações de referência contidas na rede global ITRF (International Terrestrial Reference Frame). Uma densificação continental desta rede é o Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas (SIRGAS) que possui uma rede em operação contínua (SIRGAS Continuously Operating Network – SIRGAS-CON) e três redes de Densificação (SIRGAS-CON-D) que contém além das estações da rede continental, as estações das redes nacionais e regionais. Estações GNSS (Global Navigation Satellite System) materializadas em território brasileiro constituem a Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo (RBMC), mantida pela Diretoria de Geociências do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), . A RBMC se complementa com as redes locais/regionais, p.ex.,a Rede GPS Ativa do Oeste do Estado de São Paulo, que disponibiliza dados GNSS em tempo real. Esta Rede foi implantada com recursos obtidos de dois projetos de pesquisa (Processos 04/09235-1 e 04/03384-5 conduzidos pela FCT/UNESP e financiados pelo FAPESP, conforme consta no site do Grupo de Estudos em Geodésia Espacial (http://gege.fct.unesp.br/). Com base nos dados disponibilizados pelo Sistema SIRGAS, tanto para rede SIRGAS-CON-C quanto para a rede SIRGAS-CON-D, as soluções diárias, semanais e anuais das estações destas redes podem contribuir com a Ciência do Sistema Terrestre, analisando o comportamento das respectivas estações, em função das coordenadas geodésicas semanais e das séries temporais. Para a obtenção destas soluções, utilizam-se os programas GAMIT e GLOBK, desenvolvidos no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT - Massachusetts Institute of Technology). As soluções provenientes dos dados GNSS disponibilizados pela RBMC são obtidas com o programa GAMIT, utilizando os critérios de processamento adotados pelos Centros de Análise para o Sistema SIRGAS, como p.ex.: taxa de amostragem, máscara de elevação, órbitas/EOP, estratégia de base, peso das observações, modelo troposférico a priori, atraso zenital, ambigüidades, modelo de carga oceânica, variação do centro de fase, coordenadas e velocidades, solução diária e solução semanal. O controle geodésico de deformação da rede SIRGAS-CON-D, envolvendo as estações da RBMC, é realizado, inicialmente, com base no teste de congruência global, para verificar se a geometria formada pelas respectivas estações permanece inalterada entre as épocas consideradas. Posteriormente, um modelo matemático pode ser elaborado em função de um polinômio, de maneira que seus coeficientes representem os parâmetros de deformação da estrutura investigada, neste estudo de caso, a densificação da rede SIRGAS-CON-D. Portanto, o controle geodésico do processo de deformação do Sistema Terrestre, mais especificamente, sobre a rede SIRGAS-CON-D, contribui com o controle da geodinâmica, ratificando a Geodésia como uma ciência da mudança global.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
João Carlos Chaves UNESP/FCT - Presidente Prudente

Modelagem Termo-Cinemática da Plataforma Sulamericana, Sudeste do Brasil: Traço de Fissão em Apatita, Zircão e Termocronologia (U-Th)/He em Apatita

Descrição do Projeto

O projeto “Modelagem termo-cinemática da plataforma sulamericana, sudeste do Brasil: traço de fissão em apatita, zircão e termocronologia (U-Th)/He em apatita” está inserido em programa maior que seria a quantificação da evolução termal fanerozóica, soerguimento e história de exumação do embasamento Precambriano da região sudeste da Plataforma Sulamericana. O Principal propósito no Programa Capes/DAAD é a formação de pessoal de nível superior, de brasileiros e alemães no uso de tratamento termocronológicos e técnicas de modelamento Termo-cinemático 2D e 3D. Para esta proposta serão integrados processos superficiais através do uso de programas computacionais existentes. Serão testados modelos (predições) obtidos para o espaço de parâmetros multidimensionais (parâmetros térmicos, exumação, taxa de erosão, tectônica de blocos) contra dados termo-cronológicos reais. Combinações variadas de parâmetros serão permitidas. A modelagem termo-cinemática integrará os dados termo-cronológicos de alta-temperatura existentes resultando em um modelo de exumação em longo prazo para a região. Teremos a formação de mão de obra especializada através de sete doutores brasileiros e alemães, entre outros, em diferentes temas ou de forma integrada, envolvendo técnicas variadas e complementares.

A importância econômica é dada através da compreensão de fenômenos relacionados com soerguimentos e deposição de sedimentos nas bacias adjacentes. Possivelmente, relacionados à formação de bacias costeiras (bacias de Santos e Campos), associadas a campos petrolíferos e interioranas (Bauru, sul de Minas e mais jovens) e/ou relacionadas a depósitos de diamante, ouro e jazidas hidrotermais. Os resultados obtidos podem ser importantes também na construção de represas, estradas e planejamento de cidades. Haverá desenvolvimento e transferência tecnológica, através da implantação da metodologia de traços de fissão em zircão e rotinização da modelagem termo-cinemática. Termocronologia (U-Th)/He em apatita e conductividade/difusividade térmica das rochas serão utilizadas de forma a complementar a modelagem termo-cinemática. Para realizar este projeto contamos com uma equipe multidisciplinar onde participam especialistas das seguintes instituições brasileiras como a: UNESP, UNICAMP e IPEN e alemãs: Universidade de Heidelberg. Esta equipe desenvolverá as pesquisas através do seu corpo docente, pós-doutorandos, pós- graduandos (mestrandos e doutorandos), graduandos (Iniciação Científica) e contará com o auxílio do seu corpo técnico.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Peter Christian Hackspacher Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Júlio Cesar Hadler Neto Instituto de Física/UNICAMP
Antonio Roberto Saad Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Pedro José Iunes Instituto de Física/UNICAMP
Luis F.B. Ribeiro Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Carina B. Ribeiro Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Daniel F. de Godoy Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Carolina Doranti Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Ulrich Glasmacher Heidelberg University
Friederike Bauer Heidelberg University
Christin Dreyer Heidelberg University
Christian Repenning Heidelberg University
Mark Petras Heidelberg University
Viola Warter Heidelberg University

Análise de Série Temporal de Coordenadas GNSS

Descrição do Projeto

GNSS tem sido muito usado pela comunidade civil, notavelmente pelos Geodesistas. Uma grande quantidade de estações contínuas GNSS (Global Navigation Satellite System) tem se espalhado pelo Brasil, contando atualmente com mais de 100 delas, as quais, em geral, ficam sobre a responsabilidade do IBGE (http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/rbmc/rbmc_est.shtm). A UNESP PP também dispõe de uma rede GNSS em tempo real http://gege.fct.unesp.br), além da rede CIGALA/CALIBRA (http://is-cigala-calibra.fct.unesp.br/is/). O processamento dos dados dessas estações pode produzir uma série temporal diária de coordenadas dessas estações, a partir das quais se pode estimar um campo de velocidade, bem como os efeitos sazonais presentes. Os dados são, em geral processados com softwares científicos, tais como Bernese 5.2, Gipsy Oasis, GAMIT, PPP UNESP dentre outros. Todos esses softwares estão disponíveis no LGE (Laboratório de Geodésia Espacial) da UNESP PP. Os vários erros envolvidos nos dados devem ser modelados ou reduzidos, sendo que qualquer resíduo remanescente irá contaminar a série temporal de coordenadas. Uma vez produzidas tais série temporais, pode-se procurar melhorar os modelos funcionais e estocásticos, podendo melhorar o entendimento de fenômenos geofísicos, como deslocamentos de estações, períodos de chuvas e estiagem. Técnicas como Estimativa das Componentes de Variância via o método dos mínimos quadrados podem ser usadas para caracterizar o ruído presente na série temporal. Neste sentido, neste projeto pretende-se desenvolver uma metodologia adequada para o processamento dos dados GNSS visando produzir soluções diárias a partir de vários softwares e combinar as soluções. Tais soluções serão analisadas no contexto de série temporais visando determinar o melhor modelo funcional e estocástico para cada estação e ao final com várias estações em conjunto. Desta forma, qualquer aplicação que for baseada nestas séries temporais deverão produzir análises mais robustas e confiáveis. Adicionalmente pretende-se acessar os dados em tempo real para produzir série temporal de coordenadas também em tempo real. Para isto um Caster (BNC-Caster) deverá também ser instalado.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
João Francisco Galera Monico UNESP/FCT - Presidente Prudente
Milton H. Shimabukuro UNESP/FCT - Presidente Prudente
Bruno Vani UNESP/FCT - Presidente Prudente
Italo Tsushiya UNESP/FCT - Presidente Prudente
Daniele Barroca Marra Alves UNESP/FCT - Presidente Prudente
Rodrigo Mendes Rocha UNESP/FCT - Presidente Prudente
Heloisa Alves da Silva IME/RJ
Paulo Sergio de Oliveira Junior UNESP/FCT - Presidente Prudente
Gabriela de Oliveira Nascimento Brassarote UNESP/FCT - Presidente Prudente
Tayná Aparecida Ferreira Gouveia UNESP/FCT - Presidente Prudente
Aline Barroca Mara UNESP/FCT - Presidente Prudente

Meteorologia

Climatologia de precipitação no Estado de São Paulo Baseada em 15 Anos de Dados dos Radares do IPMet

Descrição do Projeto

No sudeste e na região sul do Brasil, assim como na Amazônia, tem sido observado um aumento intenso na precipitação, o que também tem sido observado nos últimos cinqüenta anos, como mostrado por Marengo et al., 2007. Groisman et al. (2005) identificaram tendências positivas de aumentos sistemáticos de chuva e de extremos de chuva na região subtropical, no sul e no nordeste do Brasil. Os autores consideraram que o sudeste, desde 1940, tem mostrado aumentos sistemáticos na freqüência de chuvas intensas, de até quase 58%/100 anos. Carvalho et al. (2002; 2004) consideram que em São Paulo observam-se mais eventos extremos de chuvas durante o El Niño, os quais, nesse estado, são sensíveis à intensidade da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). No caso das áreas urbanizadas, a criação de ilhas de calor - assim como a alteração nos regimes de ventos ¬exercendo uma significativa alteração nos volumes e distribuição das chuvas, concentrando as precipitações atmosféricas em algumas regiões e tornando-as escassas em outras. Assim, uma redistribuição nos regimes pluviométricos pode trazer conseqüências sérias para a vida da população, principalmente, sobre a população urbana. Entre estes impactos, podemos citar o racionamento de água e ao mesmo tempo uma maior ocorrência de alagamentos e deslizamentos de terra. Existe uma percepção de que como uma provável conseqüência das mudanças globais e regionais, teríamos que os desastres naturais relacionados ao clima estão aumentando em freqüência e magnitude nas últimas décadas. Uma análise das distribuições de parâmetros como volume, área, duração, intensidade (dBZ) das células de precipitação, altura de topos dessas tempestades, etc, observadas nos últimos 15 anos pelos radares do IPMet, certamente se configura numa contribuição aos estudos já realizados até então no Estado de São Paulo, pois nenhum deles tiveram suas análises baseadas numa serie de dados gerados por radares meteorológicos. Sem dúvida seria ainda uma contribuição para a climatologia de tempestades para o Estado considerando a área de alcance dos dois radares.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Ana Maria Gomes Instituto de Pesquisas Meteorológicas
Gerhard Held Instituto de Pesquisas Meteorológicas
Jonas Nery Teixeira Departamento de Geografia de Ourinhos
Jaqueline Murakami Kokitsu Instituto de Pesquisas Meteorológicas

Interações Multi-Escala na Atmosfera

Descrição do Projeto

O presente projeto de pesquisa tem por objetivo estudar a dinâmica das interações não-lineares ressonantes entre ondas num modelo atmosférico global, baroclínico e não-hidrostático e analisar o potencial dessas interações na geração de flutuações de baixa-freqüência na circulação atmosférica de grande-escala. Essas interações ressonantes serão analisadas num contexto idealizado, com as ondas estando imersas numa atmosfera em repouso, horizontalmente homogênea, isotérmica e estavelmente estratificada na vertical. Estudos complementares podem ser feitos, dependendo do andamento do projeto, para o caso de estados básicos mais realistas, considerando a princípio o limite hidrostático das equações governantes neste caso. Pretende-se com este estudo obter um conhecimento teórico mais profundo acerca dos mecanismos não-lineares de interação multi-escala na atmosfera, visto que tanto estudos teóricos quanto de modelagem numérica com modelos atmosféricos operacionais têm destacado a importância dessas interações multi-escala na geração de anomalias de baixa freqüência na circulação atmosférica. A importância da presente proposta reside no crescente consenso por parte da comunidade científica em ciências atmosféricas da necessidade de se utilizar modelos de altíssima resolução espacial/temporal para previsão sazonal e simulações climáticas de período ainda mais longo.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Carlos Frederico Mendonça Raupp Instituto de Física Teórica

Estudo de relações entre a umidade do solo e os fluxos de calor em superfície sobre a América do Sul utilizando duas versões do modelo de superfície JULES

Descrição do Projeto

A modelagem numérica é uma valiosa ferramenta para prover estudos e produtos relacionados aos processos que regem o sistema climático terrestre. A partir dos conhecimentos adquiridos com as observações da natureza, foram desenvolvidas as equações físicas que descrevem estes processos as quais são resolvidas com aproximações. Com o avanço da computação, abriu-se a possibilidade de incluir equações mais completas e complexas nos códigos dos modelos numéricos, reduzindo as aproximações utilizadas visando o aumento da representatividade física das soluções numéricas. Em paralelo a esta evolução na modelagem, ocorreram também grandes avanços na qualidade e quantidade de dados observados. Assim, a modelagem numérica vem evoluindo e sendo cada vez mais capaz de prover resultados com maior acurácia e realismo físico. O modelo de superfície Joint UK Land Environment Simulator (JULES) é considerado atualmente no estado-da-arte em modelagem dos processos em superfície e encontra-se em constante desenvolvimento/atualização, estando atualmente na versão 4.2. A versão 3.0 deste modelo foi acoplada ao modelo regional Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System (BRAMS) e encontra-se em operação no Centro de Previsão de Tempo e estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE) proporcionando expressivo ganho de desempenho das previsões de tempo. Este projeto tem como propósito principal estudar as relações entre os fluxos de calor (sensível e latente) em superfície com a umidade do solo e impactos associados a simulação da atmosfera empregando as versões 3.0 e 4.2 do modelo JULES. Serão avaliadas as duas versões de forma “off-line” com relação aos dados observados em pontos localizados sobre a América do Sul. Também será realizada uma série de estudos com a versão 4.2 de forma a conseguir um melhor conjunto de parametrizações e configurações para a América do Sul. Posteriormente, a versão 4.2 será acoplada ao BRAMS e as previsões desta nova versão serão comparadas com as previsões obtidas operacionalmente no CPTEC/INPE com a versão atualmente em uso operacional.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Demerval Soares Moreira UNESP-Bauru
Saulo Ribeiro de Freitas INPE e NASA
Ariane Frassoni dos Santos de Mattos INPE
Jonathan Wendell Alves UNESP

Astronomia

Dinâmica e Estabilidade de Longo-Período de Pequenos Satélites de Saturno

Descrição do Projeto

A região interna do sistema de satélites de saturno (i.e., o espaço localizado a distâncias menores que a distância média saturno-enceladus) é populada por vários (15 total) pequenos satélites, os quais são considerados pequenos, pois possuem diâmetros 2 ou 3 ordens de grandeza menor que os satélites regulares (mimas, enceladus etc). A dinâmica dos pequenos satélites é altamente influenciada pelos satélites regulares, fato que pode ser visto por exemplo considerando as várias ressonâncias orbitais que existem entre suas órbitas. A quantificação dessas interações complexas no sistema de muitos corpos pode ser feira via simulações numéricas das equações diferenciais de movimento, em densas grades de condições iniciais, grande intervalos de parâmetros e tempos longos de integração numérica. Neste projeto estamos necessitando de tempo disponível em processadores de grande porte que viabilizem a realização das tarefas acima em tempo hábil.
A pesquisa já foi niciada no laboratório de astronomia dinâmica do demac/igce/rio claro, e mostra resulados preliminares promissores, prinicipalmente no tocante a estabilidade de anthe e methone (dois pequenos satélites detectados pela sonda espacial cassini, localizados entre as órbitas de mimas e enceladus). Esses resultados foram publicados em [1,2] e mostram instabilidade de longo-período desses pequenos satélites devido a possibilidade de colisão de suas órbitas com outros satélites maiores (e.g. mimas e enceladus). Esse cenário pode ter consequencias mais severas no tocando a tópicos de formação e evoluçao desses pequenos corpos [3], assim como na determinação precisa de suas órbitas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Nelson Callegari Júnior IGCE/DEMAC/UNESP-Rio Claro
Tadashi Yokoyama IGCE/DEMAC/UNESP-Rio Claro

Dinâmica Orbital e Rotacional de Satélites Naturais ou Artificiais

Descrição do Projeto

O estudo da dinâmica de longo período de satélites e planetas tem merecido muita atenção, principalmente com o aprimoramento de teorias semianalíticas e também após a determinação de novas constantes físicas graças a recentes missões planetárias. No presente estudo pretende-se investigar a dinâmica no
caso onde o perturbador pode ser altamente excêntrico ou inclinado. Usa-se o moderno conjunto de variáveis canônicas de Andoyer e escreve-se a Hamiltoniana do problema sujeito ao torque em geral de um ou dois perturbadores .Assumindo simetria axial (A=B), mostramos que dois graus de liberdade são eliminados, restando um núcleo de longo período, objeto do nosso estudo. A Hamiltoniana média ainda tem uma importante ressonância entre as longitudes do nodo ascendente do corpo perturbador e do nodo do equador do perturbado. Modelos simplificados do sistema médio, mostram que esta ressonância é de extrema importância na variação do equador. O objetivo é entender, no modelo geral médio, a dinâmica da rotação do perturbado, supondo a influência de uma sequência cumulativa de vários perturbadores temporários. Serão admitidos vários cenários com diferentes massas e diferentes tempos de permanência do perturbador. Tais perturbadores são temporários pelo fato de serem planetesimais do processo de migração planetária, fortemente afetados pela ressonância de Lidov-Kozai. As simulações dos modelos migratórios são altamente demorados, pois envolvem no mínimo 10 mil planetesimais, os quais ainda podem ser subdivididos originando um sistema ainda mais complexo. Objetivamos então examinar a influência de certos planetesimais na dinâmica primordial de rotação de planetas.

Um outro estudo, mais devotado à dinâmica orbital também é realizado com respeito à estabilidade de satélites naturais de asteroides, nos casos de migração devido ao efeito BYORP. Para convenientes obliquidades do primário e distância satélite-asteróide, situações importantes ocorrem na estabilidade do par. Por outro lado, satélites planetários poderiam também ter sofrido importantes mudanças orbitais (ejeções, ou mudança de inclinação ) se posicionados em determinados semieixos em relação ao planeta hospedeiro durante a fase da migração planetária.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Tadashi Yokoyama Departamento de Estatística, Matemática Aplicada e Computação - Rio Claro
Julien Henri Pierre Frouard: UNESP-IMCCE
Rogerio Deienno INPE
Diego Merguizo Sanchez INPE
Pedro Ivo de Oliveira Brasil INPE
Marcos Tadeu dos Santos USP
Érica Nogueira ON
Leonardo Di Schiavi Trotta UNESP
Diego Soares Amorim UNESP

Órbitas periodicas e estabilidade em sistemas planetários

Descrição do Projeto

A identificação de zonas de estabilidade e o estudo das órbitas periodicas é essencial para poder prever que tipo de configurações orbitais são possíveis, tanto no Sistema Solar como em sistemas extrassolares.

Ressonâncias entre as frequências de movimento de objetos em suas órbitas são muito importantes em Mecânica Celeste. Por um lado, a sincronia do movimento dos objetos em ressonâncias orbitais permite que estes se mantenham estáveis. Por outro lado, zonas do espaço de fase onde a interação entre ressonâncias é forte são caóticas e geralmente instáveis.

Tradicionalmente o estudo e modelação de ressonâncias orbitais era feito para configurações coplanares ou com inclinação relativa pequena. Recentemente, desenvolvemos metodologia para identificar e modelar estas ressonâncias no caso de configurações orbitais com inclinações relativas elevadas. O objetivo deste projeto é a exploração numérica em larga escala das zonas de estabilidade e órbitas periodicas para diferentes tipos de parâmetros de configurações em que as inclinações entre as órbitas são elevadas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Maria Helena Moreira Morais UNESP, IGCE, Rio Claro
Fathi Namouni Observatoire de Côted’Azur
Larissa Volsi UNESP, IGCE, Rio Claro

Petróleo e Gás

CTBS Virtual

O presente projeto visa dar suporte computacional à implantação do Centro Tecnológico da Baixada Santista (CTBS) pelo Conselho de Reitores das Universidades Estaduais de São Paulo (CRUESP). A proposta do “CTBS Virtual” deverá abrigar diferentes projetos da UNESP, USP e UNICAMP voltados à área de petróleo e gás e recrutar recursos humanos especializados para criar expertise para o tratamento de dados da área utilizando ferramentas de inteligência artificial (machine learning, image recognition, robotics, etc.)

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Sérgio Ferraz Novaes NCC/UNESP
Jose Roberto Castilho Piqueira USP
Watson Loh UNICAMP

Química

A Modelagem e a Simulação Computacional Aplicada ao Desenvolvimento de Novos Materiais

Descrição do Projeto

As técnicas de modelagem e simulação computacional aplicadas ao estado sólido, têm sido cada vez mais utilizada nas pesquisas e desenvolvimento de novos materiais. A simulação é voltada para modelar estruturas e propriedades utilizando os principais princípios da Física e da Química do estado sólido, auxiliando o desenvolvimento de catalisadores, células solares, capacitores, sensores de gases e memórias entre outros. Neste contexto, podemos destacar os materiais cerâmicos de alto desempenho cuja potencialidade é governada pelas características eletrônicas e estruturais do bulk e de suas superfícies. Assim, entra-se no campo da nanotecnologia, que tem como um de seus objetivos o desenvolvimento de materiais nanoestruturados e nanométricos, produzidos por processos químicos e físicos. O entendimento da relação entre estrutura e propriedade requer o uso e aplicação dos conceitos da mecânica-quântica aliada aos modelos computacionais. Esforços concentrados nesta área têm levado ao desenvolvimento de nanomateriais capazes de aumentar a eficiência, economia e segurança na geração, transmissão e uso de energia. Cerâmicas nanoestruturadas de óxidos metálicos tem sido um dos mais importantes materiais para este tipo de aplicação. Com respeito às nanopartículas de óxidos, a principal meta é a previsão de características intrínsecas, propriedades eletrônicas e parâmetros associados a reações químicas (energias de ativação, estados de transição e caminhos de uma reação). É conhecido que efeitos nanométricos afetam o gap de energia entre as bandas condutoras e de valência de materiais semicondutores. Desta forma, outra importante meta deste estudo é investigar como o tamanho da partícula influencia o gap de energia nestes óxidos semicondutores. Portanto, motivados com o propósito de propiciar uma correlação entre trabalhos teóricos e experimentais, e em consideração ao design de novos materiais, a simulação computacional, via métodos de estrutura eletrônica, podem auxiliar e proporcionar informações relevantes que podem ser utilizadas como complemento àquelas obtidas por técnicas experimentais, bem como fornecer subsídios para predizer e conceber novos materiais com propriedades previamente estabelecidas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Julio Ricardo Sambrano Faculdade de Ciências
Aguinaldo Robinson de Souza Faculdade de Ciências
Nélio Henrique Nicoleti Faculdade de Ciências
Paula Martins da Silva Faculdade de Ciências
André Luiz Fassone Canova Faculdade de Ciências
Marcilene Cristina Gomes Maluf Faculdade de Ciências
Cássia Vanessa Nova Faculdade de Ciências
Edvaldo Lima da Silva Faculdade de Ciências
Bruna Pastrello Faculdade de Ciências
Daniel Buso Faculdade de Ciências

Estudo Químico Quântico dos 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno de lantânio (iii), lantanídeos (iii) e ítrio (iii) no Estado Sólido

Descrição do Projeto

Estudos sistemáticos envolvendo compostos derivados do ácido benzalpirúvico vêm sendo estudados no Instituto de Química da UNESP em Araraquara – SP desde 1973, quando MELIOS E COLABORADORES avaliaram a interação de diferentes íons metálicos Mn+ com os derivados destes benzalpiruvatos visando, principalmente, à obtenção da constante de estabilidade (ß1), a seletividade da reação de complexação, os parâmetros espectroscópicos (e1 máx, ? máx) de espécies 1:1 e a avaliação de suas potencialidades analíticas. Em continuidade aos trabalhos realizados em solução, diversos benzalpiruvatos com metais alcalinos terrosos, metais de transição e lantanídios foram sintetizados no estado sólido e passaram a ser estudados no laboratório de Análise Térmica Ivo Giolito (LATIG) do Instituto de Química da UNESP em Araraquara – SP sob orientação do Prof. Massao Ionashiro e alguns colaboradores. Esses compostos foram estudados utilizando-se basicamente a termogravimetria - análise térmica diferencial simultânea (TG-DTA), a calorimetria exploratória diferencial (DSC), complexometria com EDTA, espectroscopia de absorção na região do infravermelho e difratometria de raios X pelo método do pó.

A partir do Método das Coordenadas Geradoras Hartree-Fock, pretendemos neste projeto, obter conjuntos de bases atômicas para as moléculas do interesse do nosso laboratório, calcular as suas estruturas eletrônicas e o espectro infravermelho através do método químico quântico DFT - B3LYP proposto pôr Becke, estabelecendo desta forma, uma metodologia eficaz para o estudo destes compostos.

É muito vasta a literatura que envolve cálculos teóricos com metais de Transição, estudados através de métodos químicos quânticos de alta precisão . Para as moléculas do nosso interesse, os métodos Hartree-Fock-Roothaan ab initio ou os métodos que utilizam a metodologia DFT são os mais utilizados devido a sua alta eficiência em sistemas moleculares grandes. Métodos de alta precisão como o método dos Conglomerados Acoplados são empregados apenas em moléculas pequenas devido ao seu alto custo computacional. Contudo, a escolha de um conjunto de bases atômicas flexível para o sistema que se pretende estudar constitui uma ferramenta valiosa para qualquer cálculo químico quântico.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Massao Ionashiro Instituto de Química de Araraquara
Gilbert Bannach Faculadade de Ciências de Bauru
Oswaldo Treu Filho Instituto de Química de Araraquara

Estudo teórico das reações de hidrogênio e monóxido de carbono sobre fases intermetálicas

Descrição do Projeto

A busca por materiais eletrocatalíticos com aplicação como ânodos para reações de oxidação de combustíveis orgânicos e hidrogênio tem apresentado atualmente um papel muito importante no desenvolvimento das células a combustíveis. Esta busca almeja encontrar materiais com melhores desempenhos e mais eficientes quando comparados àqueles já descritos na literatura, bem como materiais que devam inibir a adsorção estável de intermediários e/ou produtos das reações de oxidação dos combustíveis que possam bloquear a superfície destes materiais. As técnicas experimentais comumente utilizadas na caracterização de materiais não permitem adquirir uma profunda correlação das propriedades destes materiais com a sua performance em uma dada reação eletrocatalítica. Uma estratégia para transpor tais limitações e se obter um conhecimento confiável no estudo da eletrocatálise de reações, tais como as reações de oxidação de hidrogênio e monóxido de carbono, é a utilização de métodos computacionais baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) integrados com outros métodos matemáticos especiais, como o método SKS recentemente criado e desenvolvido no grupo do Professor W. Schmickler, Institute of Theoretical Chemistry, University of Ulm. O objetivo desta proposta de pesquisa é realizar um estudo dos processos eletrocatalíticos de adsorção e transferência eletrônica das reações de pequenas moléculas (H2 e CO) sobre as fases intermetálicas AuSn, PdSn e PtSn, por meio de cálculos DFT combinados com o método SKS, de modo a explicar a eletrocatálise de algumas das reações importantes para o aprimoramento das células a combustível. Essas pequenas moléculas foram selecionadas para um estudo inicial uma vez que os processos eletroquímicos a que estas são submetidas são mais simples, fazem parte de uma etapa que ocorre em todas as células a combustível de oxidação de combustíveis orgânicos e servirão como base para o estudo de reações com moléculas mais complexas. As fases intermetálicas já vêm sendo estudas com técnicas experimentais de caracterização e avaliação eletroquímica em nosso Grupo de Pesquisa.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Antonio Carlos Dias Ângelo Faculdade de Ciências
Leandro Moreira de Campos Pinto Faculdade de Ciências
Vinícius Bertuzzo Lima Faculdade de Ciências
Nágila El Chamy Maluf Faculdade de Ciências
Wolfgang Schmickler Institute of Theoretical Chemistry, Uni Ulm

Estudo Teórico de Compostos de Coordenação com Aplicações na Química Biológica e Supramolecular

Descrição do Projeto

A Química Quântica é fundamental em todas as áreas da Química para que possa haver um entendimento profundo dos fenômenos atômicos e moleculares.Para indústria farmacêutica, que projeta e propõe novas drogas, a Química Quântica pode com base nos cálculos de parâmetros estruturais e espectroscópicos, ajudar a projetar novas drogas que possuam as atividades necessárias para a sua produção, economizando tempo e recursos financeiros. Nesse contexto, conjuntos de funções de bases atômicas presentes em programas que se baseiam na teoria dos orbitais moleculares são utilizados para o cálculo de algumas propriedades de sistemas atômicos e moleculares e em geral produzem resultados satisfatórios apenas em algumas destas propriedades, tornando-se, portanto, necessário a busca de conjunto de funções de bases atômicas que representem adequadamente os ambientes atômicos e moleculares a serem pesquisados. Nossa proposta de trabalho difere das técnicas da literatura uma vez que nós podemos produzir um conjunto de bases atômicas para o ambiente molecular específico do nosso interesse, o que na nossa opinião permite uma melhor descrição das propriedades eletrônicas (Energia Total, Momento Dipolo e cargas atômicas) e espectroscópicas (Raman, infravermelho, eletrônico e NMR). O domínio da técnica da construção de bases atômicas Gaussianas é uma especialização da Química Teórica que nos permite construir conjuntos de bases atômicas para qualquer sistema molecular de nosso interesse. Ao contrário de outros Químicos Quânticos que utilizam as bases atômicas da literatura inseridas nos pacotes de programas, as quais nem sempre funcionam, impedindo a conclusão do trabalho de pesquisa, através da linha de pesquisa que desenvolvemos, é possível construir conjuntos de bases atômicas, que proporcionam sempre a conclusão com êxito dos cálculos atômicos e moleculares. Para moléculas que possuem metais de transição na sua estrutura, é na nossa opinião, imprescindível dominar a tecnologia de desenvolver conjuntos de bases atômicas. O projeto refere-se também a pesquisa aplicada, porque busca trabalhar conjuntamente com laboratórios de Química Experimental estabelecendo uma "interface" entre os cálculos teóricos e as equipes de síntese no laboratório de Química de Coordenação e Compostos Organometálicos no Departamento de Química Geral e Inorgânica do Instituto de Química de Araraquara, UNESP.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Adelino Vieira de Godoy Netto Instituto de Química de Araraquara
Antonio Eduardo Mauro Instituto de Química de Araraquara
Regina Célia Galvão Frem di Nardo Instituto de Química de Araraquara
Vânia Martins Nogueira Instituto de Química de Araraquara
Oswaldo Treu Filho Instituto de Química de Araraquara
Stanlei Ivair Klein Instituto de Química de Araraquara

Simulação Químico Quântica dos Espectros de Dicroísmo Circular Eletrônico e Vibracional de Produtos Naturais

Descrição do Projeto

Desde a sugestão por van’t Hoff e LeBel, em 1874, que moléculas individuais possuem estrutura tridimensional, a qual pode levar à dissementria, a exata orientação dos átomos no espaço, ou seja a configuração absoluta, tem sido um intrigante problema a ser solucionado. Diversos métodos para determinação da configuração absoluta de composto quirais têm sido desenvolvidos ao longo dos anos, dentre eles estão a difração de raios-X, métodos de Ressonância Magnética Nuclear e síntese orgânica estereocontrolada. No entanto, o primeiro necessita de cristais únicos de alta qualidade e os últimos são laboriosos, demorados e dispendiosos. Como alternativa, os métodos quirópticos, tais como dispersão rotatória óptica, dicroismo circular eletrônico e vibracional (DCE e DCV) além de atividade óptica Raman têm se tornado populares. Isso deve-se principalmente ao advento de precisos cálculos mecânico-quânticos para predição de tais espectros, disponíveis em softwares comerciais. Produtos naturais isolados de plantas, fungos e organismos marinhos constituem uma importante fonte de compostos bioativos, em geral, estruturamente complexos e, a determinação da configuração absoluta dos centros estereogênicos presentes se configura num grande desafio. Dessa forma, nesse projeto propõe-se o estabelecimento de um centro de pesquisa em espectroscopia quiróptica, focado na utilização de dicroísmo circular vibracional e eletrônico, associado a cálculos mecânico-quânticos para o determinação, tanto da configuração absoluta quanto das conformações em solução da extensa gama de produtos naturais gerados no Departamento de Química Orgânica da UNESP. Essa abordagem gerará um grupo de suporte dedicado à análises estereoquímicas essenciais tanto para elucidação estrutural quanto para a correta avaliação da atividade biológica nos diversos modelos propostos. Para tanto, faz-se necessário o emprego de cálculos mecânico-quânticos, utilizando a teoria do funcional de densidade, tanto para otimização geométrica quanto para a predição dos espectros de dicroísmo circular eletrônico e vibracional, nos estados eletrônicos excitado e fundamental, respectivamente. Baseado no tamanho e flexibilidade das moléculas a serem avaliadas, bem como na escolha do funcional hídrido (B3LYP ou B3PW91) e funções de bases (6-31G(d), 6-311G++(2d,2p), TZVP, entre outras) para os cálculos, a capacidade computacional demandada é, em geral, de grande monta.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Maysa Furlan Instituto de Química de Araraquara
João Marcos Batista Junior Instituto de Química de Araraquara
Andrea Nastri de Luca Batista Instituto de Química de Araraquara
Ian Castro-Gamboa Instituto de Química de Araraquara
Silvia Noelí López Universidad Nacional de Rosario - Argentina

Modelagem molecular da interação de moléculas com a superfície do eletrodo durante o processo eletroquímico

Descrição do Projeto

O emprego dos modelos mecânicos-quânticos aplicados no estudo de sistemas moleculares, com auxilio de programas computacionais, vem crescendo em diversas áreas da química. Na área de interesse do grupo, a eletroquímica, essa ferramenta está sendo utilizada para auxiliar a compreensão dos
fenômenos que ocorrem na superfície do eletrodo. Neste sentido, o presente projeto propõe o estudo teórico em nível Hartree Fock (HF) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com função de base 6-31g(d,p) inseridos no programa Gaussian09® para o estudo dos efeitos de moléculas orgânicas do grupo
amino sobre o aço revestido ou não com zinco ou Galvannealed (Zn-8-12% m/mFe), processos de eletrodeposição de metais sobre o cobre e interações com a calcopirita (CuFeS2), mineral bastante refratário que pode ser uma importante fonte do metal cobre. O aço Galvannealed possui um revestimento
de 4 camadas com diferentes porcentagens do Fe no Zn, sendo que a superfície da última camada conhecida como zeta (ζ), FeZn13, foi usada como modelo nos cálculos teóricos. Atualmente a escolha da maioria das moléculas mais eficientes ainda está baseada nas suas propriedades químicas e pelas
energias de adsorção com a superfície metálica. Entretanto, este procedimento é de custo elevado e demanda um longo período de testes e nem sempre leva às moléculas mais apropriadas para determinadas condições. O entendimento mecânico-quântico deste sistema, isto é, interação da molécula com a superfície, é imprescindível para a compreensão dos mecanismos envolvidos. Os cálculos de otimizações das estruturas espaciais, obtenção dos orbitais moleculares e distribuição de cargas das moléculas orgânicas podem ser realizados no vácuo, em meio aquoso ou em outros solventes, por meio de
um tratamento implícito e/ou explicito o que resultaria no conhecimento das propriedades físico-químicas do sistema. Desta forma o estudo mecânico-quântico, ao contribuir e corroborar com os procedimentos experimentais poderá levar a obtenção de melhores inibidores de corrosão, aditivos para a eletrodeposição e proteínas para separação do cobre na calcopirita.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Cecilio Sadao Fugivara IQ-UNESP
Assis Vicente Benedetti IQ-UNESP
Sebastião Claudino da Silva IQ-UFMT
Deiver Alessandro Teixeira IQ-UNESP
Rodrigo Della Noce IQ-UNESP
Marco Antonio Gomes Valente IQ-UNESP
Alan Massayuki Perdizio Sakita IQ-UNESP

Modelagem molecular e síntese de polímero molecularmente impresso para extração em fase sólida de Ciprofloxacina.

Descrição do Projeto

Pode-se quantificar o incremento em diversas áreas da química e física no número de trabalhos que vêm sendo realizados com modelos mecânicos quânticos aplicados ao estudo de sistemas moleculares com o auxilio de programas computacionais. Na área de interesse do grupo, o estudo de polímeros de impressão molecular (MIP) para modificação da superfície de eletrodos, essa ferramenta está sendo utilizada para auxiliar a compreensão dos fenômenos que ocorrem durante a síntese do polímero. Sendo assim, o projeto propõe o estudo teórico em nível Hartree Fock (HF) e Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com função de base 6-31g(d,p) inseridos no programa Gaussian09® para o estudo dos mais promissores monômeros funcionais, solventes, agentes reticulantes e suas estequiometrias, visando a economia de reagentes e de tempo para otimização dos resultados de performance dos MIPs. A seleção será baseada no principio de minima energia potencial do complexo de pré polimerização, isto é, o melhor monômero a uma razão ótima monomero-analíto no melhor solvente é um que fornece a energia de interação mais baixa com o analíto.
Majoritariamente a otimização destas condições de síntese ainda é baseada nas propriedades químicas e nas propriedades de adsorção dos polímeros em meios de extração em fase estacionária, entretanto, este procedimento demanda investimento elevado além de necessitar de disponibilidade de pessoal e tempo para as análises, além do mais, nem sempre resulta em condições otimizadas. Desta maneira, o entendimento mecânico-quântico da síntese, isto é, interação da molécula com o analíto, é imprescindível para a compreensão dos mecanismos envolvidos. Os cálculos de otimizações das estruturas espaciais, obtenção dos orbitais moleculares e distribuição de cargas das moléculas orgânicas podem ser realizados no vácuo, em meio aquoso ou em outros solventes, por meio de um tratamento implícito e/ou explicito o que resultaria no conhecimento das propriedades físico-químicas do sistema. Desta forma o estudo mecânico-quântico, ao contribuir e corroborar com os procedimentos experimentais poderá levar a obtenção de materiais adsorventes (MIP) melhores e mais seletivos, o que representa uma grande avanço no desenvolvimento destes materiais.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Maria Del Pilar Taboada Sotomayor IQ-UNESP
Sebastião Claudino da Silva IQ-UFMT
Deiver Alessandro Teixeira IQ-UNESP
Ademar Wong IQ-UNESP
Marcos Vinicius Foguel IQ-UNESP
Maricely Janette Uria Toro IQ-UNESP
Rafael Rovatti Pupin IQ-UNESP

Estudo Teórico sobre a Luminescência de Complexos Metálicos (Zn(II) e Pt(II)) de Salicilidenos

Descrição do Projeto

O estudo das propriedades óticas de materiais como derivados metálicos de salicilidenos é interessante devido à sua potencial aplicação como semicondutores em eletrônica orgânica, como diodos emissores de luz – OLED's. A estrutura desse tipo de ligante pode ser modificada pela substituição de vários grupos, o que permite a modulação de suas propriedades óticas e respostas fotofísicas, como melhoramento do rendimento da fluorescência e aumento do tempo de vida de estado singlete. As características de fotocromismo e tautomerismo em bases de Schiff permitem o uso desses sistemas numa extenso intervalo de aplicações. O processo fotocrômico em derivados de salicilidenos está associado à habilidade de sofrer reações de transferência intramolecular de próton no estado excitado (excited state intramolecular proton transfer - ESIPT), levando ao equilíbrio entre suas formas enol* e ceto*. O espectro de absorção do ligante deste tipo de ligante exibe duas bandas na região de 250-320 nm as quais podem ser atribuídas a transições de tipo ππ*. Os complexos metálicos são formados pela coordenação de um metal através de átomos nitrogênio e oxigênio. Um grande número de estruturas de complexos de bases de Schiff de metais de transição do bloco d como Zn2+ and Pt2+. Estes sistemas organometálicos apresentam propriedades interessantes, como transporte de elétrons e emissão de luz aumentados, estabilidade térmica mais alta, e fácil sublimação. Além disso, esses compostos podem gerar uma diversidade muito maior de ajuste de suas propriedades óticas, como a cor emitida pelo dispositivo que o contém. Cálculos teóricos, especialmente os baseados na teoria de funcional de densidade – DFT tem se mostrado úteis para o estudo dos mecanismos envolvidos na luminescência desse tipo de cromofóro. Entre as propriedades desses sistemas que podem ser avaliadas teoricamente se pode citar: a caracterização estrutural de moléculas em seus estados fundamental e excitados, incluindo mecanismos de transferência intramolecular de prótons - ESIPT devido à fotoexcitação, energias e atribuição de transições eletrônicas, absorção de um e dois fótons, avaliação da delocalização eletrônica entre muitas outras. Este estudo teórico está sendo desenvolvido em conjunto com o trabalho experimental realizado no Laboratório de Pesquisa em Fotoquimica e Fotofísica Aplicada a Ciência dos Materiais, dirigido pela Prof. Dr. Teresa D. Z. Atvars, na UNICAMP. Combinados os resultados experimentais e teórico, uma melhor compreensão dos mecanismos involvidos na luminescência de complexos de salicilidenos com zinco(II) e platina(II) e seus respectivos ligantes pode ser obtida.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Dante Luis Chinaglia Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Cristina Aparecida Barboza UNICAMP
José Carlos Germino UNICAMP
Pedro Antônio Muniz Vazquez UNICAMP
Teresa Dib Zambon Atvars UNICAMP

Estudo teórico de processos biologicamente relevantes e sistemas químicos relacionados a química supramolecular com aplicações nas áreas ambiental e tecnológica

Descrição do Projeto

Estudos teóricos relativos à estrutura, estabilidade relativa e propriedades moleculares (elétricas, espectroscópicas e termodinâmicas) de moléculas e complexos moleculares têm crescido substancialmente nos últimos anos, um reflexo do desenvolvimento de métodos mais precisos e eficientes para tratar teoricamente sistemas moleculares diversos e também, do advento de computadores de alto desempenho com uma alta capacidade para processamento numérico e gráfico.

Com este enorme avanço na área computacional métodos de cálculo cada vez sofisticados podem ser aplicados a sistemas moleculares maiores, acabando assim com a imagem de que um tratamento preciso de sistemas químicos por métodos da Química Teórica se restringe somente a moléculas pequenas.

O grau de exatidão que atingiu os cálculos teóricos tem levado alguns pesquisadores a considerá­-los como "experimentos computacionais" dado a sua importância para o entendimento de fenômenos físicos e químicos no nível molecular. A interpretação de resultados experimentais é grandemente facilitada pela ajuda de cálculos teóricos.

Não se pode também esquecer que o fato de poder utilizar ­se de métodos computacionais na previsão e controle de experimentos, cuja realização demandaria um alto custo tempo/consumo/ pesquisador, implica numa otimização e diminuição de custos da pesquisa em química. Na medida em que os métodos teóricos podem indicar ou prever as características dos produtos e resultados finais de alguns experimentos, pode­se então descartarem­se os menos relevantes, os de mais difícil realização e aqueles que demandariam um tempo/custo incompatíveis com a importância do produto final.

O problema central focalizado neste projeto consiste do estudo teórico de sistemas químicos de interesse acadêmico, biológico, tecnológico e ambiental. Nosso grupo de pesquisa, há anos, tem usado a química computacional para explicar os mecanismos de reações importantes em termos químicos e/ou biológicos, e temos produzido material de grande impacto mundial. Vimos através desse projeto solicitar a utilização de espaço e capacidade de processamento de dados do GRIDUNESP para continuarmos nossa parceria com a University of Cambridge e ampliá­la através da colaboração com o Laboratório de Química Teórica e Computacional da Universidade de São João Del Rei.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Marcelo de Freitas Lima UNESP/SJRP
Elias de Souza Monteiro Filho UNESP/SJRP
Joséfredo Rodriguez Pliego Junior UFSJ
Bruno Silveira de Souza UFSC
Jonathan M. Goodman CAM

Aplicação de funções a partir do Método da Coordenada Geradora em cálculos atômicos e moleculares

Descrição do Projeto

Existe na literatura um número significativo de conjuntos de funções de base gaussianas que foram desenvolvidos para cálculos quânticos computacionais de átomos e moléculas. Para algumas estruturas (molecular ou átomos com muitos elétrons), a descrição computacional torna-se inviável, uma vez que o número de integrais a serem resolvidas cresce com o aumento do número de átomos (ou de elétrons para o caso atômico). Apesar do intenso trabalho para desenvolver programas cada vez mais eficientes, cálculos de alguns sistemas ainda não conseguem alcançar a convergência. A limitação computacional dar-se por alguns fatores que a própria metodologia proporciona com as integrais que vão surgindo ao longo de um ciclo de cálculos. Neste ponto, o conjunto de base tem um papel fundamental, pois a forma pela qual estas funções foram geradas, o tamanho do conjunto e os valores dos expoentes e coeficientes também serão fatores determinantes do esforço computacional. Hoje temos à disposição conjuntos de base de excelente qualidade que são ótimos na representação de propriedades atômicas e moleculares, mas em muitos casos, estas funções não são usadas pela grande demanda computacional que o cálculo exigirá. Há casos em que é preferível utilizar conjuntos de base menores que deixam a desejar quanto à descrição do sistema, mas devido ao tamanho reduzido, podem proporcionar a convergência do cálculo (mesmo assim pode levar dias ou até mesmo semanas). Com conjuntos de base que possuem um reduzido número de expoentes e coeficientes, e que necessitem de poucas funções de polarização, espera-se contribuir para cálculos da energia eletrônica e de propriedades moleculares com resultados próximos aos obtidos experimentalmente (ou próximos a valores de referência como do HF numérico para cálculos atômicos) num reduzido tempo e custo computacional. Neste projeto será avaliado a aplicação de funções de base utilizando o Método da Coordenada Geradora (MCG), juntamente com a técnica de Discretização Integral Polinomial (DIP). O foco principal deste projeto será avaliar a aplicação das funções de bases desenvolvidas pelo MCG para
descrição de propriedades moleculares e espectroscópicas: (i) nos cálculos de propriedades termodinâmicas e espectroscópicas e na (ii) na elucidação de mecanismos de reações.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Patrícia Soares Santiago UNESP/Registro
Rommel Bezerra Viana USP/São Carlos/IQSC

Química quântica computacional aplicada na elucidação de mecanismos biossintéticos de produtos naturais

Descrição do Projeto

Os Produtos Naturais (PNs) têm sido os protagonistas da indústria farmacêutica moderna desde a descoberta da morfina, no início do século XIX. Mesmo com seu rico histórico em sequentes descobertas e comércio de novas drogas, nas últimas décadas o interesse da indústria farmacêutica pelos PNs tem desacelerado. Uma das razões é a dificuldade de obtenção em escala dessas moléculas que, por vezes, são acumuladas em baixas concentrações nos organismos e, não raramente, possuem estruturas muito complexas - concomitantemente provenientes de reações orgânicas intricadas - para serem obtidas por síntese química de forma comercialmente viável. Metodologias alternativas precisam ser desenvolvidas para contornar essa problemática e ampliar o espectro de potencialidade farmacêutica comercial dos PNs. Nessa vertente a química quântica computacional vem sendo empregada com sucesso na resolução de questões mecanísticas e estruturais bastante desafiadoras no campo da biossíntese de produtos naturais. Para os casos em que estruturas tridimensionais de enzimas envolvidas em certas etapas ainda não estão disponíveis, o que acontece na maioria das vezes, há uma variedade de métodos mecânicos quânticos que podem ser aplicados. Estes incluem 1) métodos semi-empíricos (e.g., AM1, PM6, CNDO/2, INDO), que são parametrizados por dados experimentais, 2) cálculos de Hartree-Fock (HF), integralmente mecânico quânticos, mas negligenciam correlações eletrônicas, métodos pós-Hartree-Fock (e.g., QCISD, CCSD, MPn), que consideram as correlações eletrônicas, mas com altíssimo custo computacional na execução dos cálculos, e 3) métodos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) (e.g., B3LYP, BP86, mPW1PW91, MPWB1K, PBE, PW91). Dentre os métodos citados, o mais amplamente utilizado neste campo é o DFT. Neste contexto, o objetivo do presente projeto é de aplicar a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com funções de base variadas, inserido no programa Gaussian 09, para elucidar os mecanismos das reações biossintéticas do PNs gerados no Departamento de Química Orgânica da UNESP de Araraquara. Os dados teóricos gerados a partir dessa abordagem contribuirão para validar nossas pesquisas realizadas in vivo.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Maysa Furlan UNESP/Araraquara
Tiago Antunes Paz UNESP/Araraquara
Amauri Alves de Souza Júnior UNESP/Araraquara
Renan Borsoi Campos UTFPR

Estrutura eletrônica e atomística em desenvolvimento de materiais com aplicações em bioquímica, catálise e eletroquímica

Descrição do Projeto

O presente projeto visa a aplicação de métodos de cálculo de estrutura eletrônica ab initio baseadas na Teorial do Funcional da Densidade (DFT), simulações clássicas empíricas, métodos hibridos QM/MM e métodos de amostragem avançada do espaço configuracional, para a elucidação de mecanismos e reação na matéria condensada, bem como a ação de catalisadores enzimáticos e catalisadores artificiais inorgânicos/bioinspirados e de sistemas eletroquímicos modelo de transporte de carga.

A predição racional é de suma importância no desenvolvimento de novos materiais e no entendimento do porque os mesmo desempenham as mesmas funções. Como se pretende alcançar funções mais complexas, conforme as demandas por novas tecnologias aumentam, a complexidade da descrição nanoscópica dos sistemas também aumenta, em proporção até mais rápida. Mesmo materiais simples podem exigir a solução numérica de várias equações diferenciais acopladas, por uma escala de valores dos respectivos graus de liberdade eletrônicos. Quando estudamos propriedades dependentes do tempo, através da dinamica molecular, o problema se torna ainda mais complexo.

O presente projeto propõe o estudo para o desenho racional de catalisadores baseados/inspirados em proteínas, que compõem alguns dos catalisadores mais eficientes conhecidos. Em particular, estudamos como modificar e modular a atividade dos catalisadores enzimáticos, hidrolases e oxidoredutases, seja propondo a sintese de peptídeos menores e modificando os cofatores usando metais, seja modificando o suporte onde os catalisadores são imobilizados, e seja aplicando campos elétricos externos, a fim de seletivamente fornecer energia pelo caminho desejado para a reação ser ainda mais seletiva. Neste último caso, quanto às oxirredutases, é necessário entender também se há fluxo de carga quando a reação acontece na vizinhança de um eletrodo polarizado Pretende-se utilizar estes catalisadores, seja para suportar a industria quimica, seja para a utilização em sensores eletroquímicos, onde espécies químicas podem ser detectadas através de uma reação redox, onde a corrente pode ser medida. Por isso, pretende-se também compreender e simular a estrutura atômica dos sensores moleculares baseados em proteína e suas propriedades termodinâmicas, durante o reconhecimento dos seus alvos, livres em solução ou imobilizados.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Gustavo Troiano Feliciano IQ-UNESP/Araraquara

Relações Internacionais

Democracia, Desenvolvimento e Coalizões: Evidências a partir da Organização Mundial de Comércio (OMC)

Descrição do Projeto

Quais são as características dos países que formam coalizões na Organização Mundial de Comércio? A partir de um banco de dados original com cerca de 16 milhões de díades (pares) de países entre os anos de 1982 e 2008, desejamos investigar quais variáveis econômicas (PIB, PIB per capita, fluxo e abertura commercial), políticas (democracia versus ditaduras, ocorrências de guerras) e geográficas (distância entre os países, posição no sul ou norte do hemisfério, número de desastres naturais) melhor explicam a entrada de países em coalizões na OMC. Análises com amostras do nosso banco de dados sugerem que uma menor distância geográfica entre os países, a semelhança entre os seus regimes politicos e graus de desenvolvimento econômico são fortes preditores da cooperação internacional. Variáveis como abertura comercial, intensidade dos fluxos comerciais e PIB não têm efeito explicativo tão forte. Análises preliminares, por meio de métodos estatísticos que se aproximam da lógica de experimentos aleatórizados (métodos de matching), indicam nossa explicação é causal que pelo menos no caso de regime politico, ou seja, regimes politicos semelhantes cooperam mais entre si. Neste projeto, utilizaremos uma série de métodos estatísticos para testar a robustez de nossas descobertas (por exemplo, regressão logística, modelos hierárquicos, métodos de matching, análises de redes). Alguns destes métodos são computacionalmente intensivos e exigem simulações. Teorias de ação coletiva e sobre a paz democrática serão utilizadas para discutir nosso mecanismo causal. Modelos de análises de mediação serão utilizados para testar se estes mecanismos causais têm fundamentação empírica.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Gabriel Cepaluni DERI-Unesp-Franca
Julio Trecenti IME/USP
Umberto Guarnier Mignozzetti USP, NYU
F. Daniel Hidalgo MIT

E-­Science, Big Data e Pesquisa Acadêmica em Relações Internacionais: novas tecnologias para pesquisa

Descrição do Projeto

Constatamos que um dos grande desafio para a atividade acadêmica, independente da área ou especialidade é o crescente distanciamento entre a geração acelerada, contínua, diversificada e difusa de grandes massas de dados e as capacidades analíticas para produção de conhecimento científico. No entanto, a pesquisa em Ciências Humanas e Sociais sofre os efeitos dessa realidade de forma mais intensa em razão de, ao menos, dois fatores principais.

O primeiro diz respeito ao próprio objeto de estudo, pois as novas tecnologias resultam em novas formas de comunicação, relacionamento e organização da vida social, fazendo com que mais dados advindos desse adensamento de interações sejam produzidos. Assim, o objeto de estudo é o próprio agente gerador dessas novas informações que se acumulam e se diversificam, comprometendo progressivamente a capacidade de análise desta área do conhecimento.

O segundo fator que agrava a condição das Ciências Humanas e Sociais na atualidade, com base em nossas experiências na área especifica de Relações Internacionais, é a dificuldade característica da área para incorporar novos instrumentos tecnológicos no cotidiano do pesquisador. É fato, ao menos no que se refere à realidade brasileira, que grande parte do trabalho de pesquisa ainda não incorporou adequadamente os benefícios da utilização intensiva e sistemática das novas tecnologias da informação e comunicação.

Desta forma, a presente proposta busca concentrar-­se no uso intensivo de novas tecnologias de informação e comunicação que possam auxiliar a análise documental de grandes bases de dados não estruturados na área de Relações Internacionais, procurando englobar desde a fase de coleta, digitalização e armazenamento de dados até a pesquisa colaborativa em rede de pesquisadores. Para isso, a pesquisa terá como foco a incorporação dos métodos, abordagens e soluções de ​e­Science ​ e ​Big Data ​ que se mostrem adaptados para os pesquisadores da área.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
​Marcelo Passini Mariano Unesp/Franca
Gabriel Cepaluni Unesp/Franca
Karina Lilia Pasquariello Mariano Unesp/Araraquara
Regiane Nitsch Bressan UNIFESP
Roberto Goulart Menezes UNB
Haroldo Ramanzini Júnior UFU
Rafael Augusto Ribeiro de Almeida CEDEC

Zootecnia

Identificação de regiões genômicas associadas com características economicamente importantes em bovinos da raça Gir

Descrição do Projeto

Com o advento da tecnologia de sequenciamento (NGS - Next Generation Sequencing) aliado aos painéis com alta densidade de marcadores SNP (Single Nucleotide Polymorphism), o mapeamento e a caracterização de regiões genômicas associadas às características de importância econômica, como produção de leite têm sido amplamente estudados em bovinos de origem taurina. No entanto, trabalhos sobre estudo de associação genômica ampla (GWAS - Genome-Wide Association Study) e seleção genômica com características produtivas de animais zebuínos, utilizando a técnica NGS, ainda são escassos na literatura científica. Os objetivos deste estudo serão (1) realizar imputação de variantes a partir de painéis de genotipagem para o genoma completo (dados de sequenciamento) (2)) realizar análises de GWAS visando estabelecer associações entre regiões do genoma do Gir (Bos indicus) com características de produção de leite, teor de gordura e proteína; (3) aplicar modelo de seleção genômica para predizer os valores genéticos genômicos e respectiva acurácia de predição (4) realizar análises pós-GWAS para anotação do conteúdo gênico presente nas regiões genômicas obtidas pelo GWAS; (5) identificar regiões com variação no número de cópias de segmentos de DNA (CNV - Copy Number Variation) e realizar o estudo de associação dessas regiões com características de produção e qualidade de leite. O conjunto de dados a ser analisado será constituído por por 2.279 animais da raça Gir, sendo 601 touros genotipados com o painel de alta densidade BovineHD BeadChip (Illumina), 1.678 vacas com o painel BovineSNP50 BeadChip (Illumina) e 10 animais com o genoma completo sequenciado. O genoma de todos os animais será imputado para dados de sequenciamento (DSEQ) por meio do software FImpute. Para realizar as análises de GWAS e seleção genômica, o efeito dos marcadores será predito por meio do modelo GRAMMAR, com os valores genéticos preditos derregredidos como variável resposta do modelo. A fim de buscar genes que compartilhem vias metabólicas e funções com SNPs significativos no GWAS, será realizada a caracterização pós-GWAS com o software DAVID v.6.7. Após identificação das CNV, a investigação e análise do conteúdo gênico presente serão realizadas por meio de busca nos bancos de dados AnimalQTLdb, NCBI e Ensembl. Os genes identificados nas CNVs serão submetidos a análise de enriquecimento pelos termos GO (“Gene Ontology”) e as funções biológicas e vias metabólicas nas quais os genes enriquecidos significativamente (P < 0,05) estiverem envolvidos serão identificadas por meio da ferramenta DAVID.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
​Danisio Prado Munari [Coordenador] Unesp/Jaboticabal
Samla Cunha
Rebeka Costa
Alejandro Barrera Carvajal
Rafael Nakamura Watanabe

Bioclimatologia animal

Descrição do Projeto

Neste projeto, vamos desenvolver algoritmos de aprendizado de máquina para predizer respostas bioclimatológicas de animais de produção. O ambiente térmico afeta diretamente a resposta fisiológica e o nível de produção de um animal. Em estudos anteriores, foi mostrado que quando os animais se encontram em estresse térmico, eles produzem menos. Existem diversas técnicas que podem ser utilizadas para melhorar o conforto térmico animal. Por exemplo, para animais manejados ao pasto, o fornecimento de sombra melhora o conforto térmico do animal e o nível de produção (e.g., vacas holandesas com acesso à sombra chegam a produzir 1kg a mais de leite diário). Uma das maiores dificuldades na análise de dados bioclimatológicos é a grande quantidade de dados gerados durante um experimento. Um experimento típico de uma semana gera uma base de dados com mais de 500 mil amostras. Para analisar esse conjunto de dados, quais compõe uma série temporal, pesquisadores utilizam técnicas simplificadas, como cálculo da média a cada hora e uso de regressões lineares. Estas técnicas simplificadas negligenciam o inerente aspecto temporal do conjunto de dados e as correlações que existem entre as variáveis medidas e as respostas fisiológicas, quais podem ser não-lineares. Para solucionar este problema, nosso grupo está desenvolvendo algoritmos de aprendizado de máquina para analisar respostas bioclimatológicas de animais de produção. Recentemente desenvolvemos os primeiros modelos de aprendizado de máquina para predizer respostas bioclimatológicas e combinamos estes modelos empíricos com fundamentos de conservação de energia. O estudo atual que estamos desenvolvendo consiste na análise de dados bioclimatológicas de animais criados em sistemas intensivos em confinamentos. Em parceria com a indústria, estamos estudando o efeito de uma estrutura de sombreamento em um curral no ganho de peso dos animais. Para isso, pretendemos desenvolver um modelo de redes neurais para dados temporais. Nosso objetivo é utilizar os recursos computacionais do GridUnesp para acelerar o desenvolvimento de nossas pesquisas.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Alex Sandro Campos Maia​ [Coordenador] Unesp/Jaboticabal
Hugo Fernando Maia Milan FAEMA, Ariquemes/RO
Michael T. Gorczyca Carnegie Mellon University-University of Pittsburgh

Letras

Projetos abertos em Letras Clássicas Digitais

Descrição do Projeto

Projetos que dão continuidade ao projeto anterior - "Edição de traduções alinhadas do grego antigo e produção de texto digital em português em ambientes web providos pelos projetos Alpheios/Perseus”, aperfeiçoando a anotação dos textos já com alinhamentos iniciados e adição de novos, individuais e coletivos. São realizados com o apoio da equipe do AvHumboldt Chair, Digital Humanities, U. Leipzig e Perseus/Perseids Project, da Tufts U. e Alpheios, visando ao aperfeiçoamento do ensino de clássicas e o aumento o corpus de tradução de obras clássicas para português alinhado com os textos originais anotados, na forma de dados digitais abertos. Insere-se no espaço interdisciplinar das Letras Clássicas (grego antigo), Linguística Aplicada (ensino e análise de linguagem baseada em corpus e em web) e Informática (serviços da web em código aberto voltados para edição de textos digitais). Esse tipo de proposta emerge do movimento de âmbito internacional do "Classicismo na era digital", no qual se procura desenvolver uma ciberinfraestrutura adequada para disseminar o acesso aos textos clássicos em formato digital, não só para fins de leitura, mas também para atender a inúmeras necessidades de pesquisa na área, documentando as línguas históricas e provendo serviços que facilitam o acesso a essas línguas. Tal ciberinfraestrutura vem sendo desenvolvida há algum tempo, como documenta Babeu (2011) e defendida especialmente por Crane (2009), oferecendo recursos com potencial de atingir mundialmente um grande número de profissionais e estudantes. Em virtude de as edições gregas estarem associadas a recursos linguísticos em inglês, os falantes do português que não são proficientes no inglês usam os recursos de forma limitada. Este projeto visa à produção de dados abertos, por alunos e professores, em ambientes colaborativos de edição de alinhamento de traduções, com tais recursos para o grego de modo a atingir uma finalidade quádrupla: 1) o desenvolvimento das habilidades linguísticas por meio de recursos digitais, 2) produzir dados e contribuir com recursos em língua portuguesa, 3) ampliar as traduções disponíveis em português de obras gregas e 4) colaborar com o aprimoramento da infraestrutura internacionalmente, pelo uso e/ou implementação de recursos. Surge,por ora, a oportunidade de agregar os esforços em torno de um projeto a ser submetido para a chamada Trans-Atlantic Platform for the Social Sc. and Humanities, com o projeto liderado por Crane: Mapping the Greco-Roman Culture, com objetivos mais amplos de agregar coleções e dados abertos. O título foi alterado para "Mapping Canons from Baghdad to Berkeley and from Homer to the First World War”.

Grupo de Pesquisa

Nome Instituição
Anise D’Orange Ferreira FCLAr/UNESP
Fernando B. dos Santos FCLAr/UNESP
Edvanda B. Rosa
Maria Celeste C. Dezotti
Filomena Y. Hirata FFLCH-USP
Caio Camargo FCLAr/UNESP
Michel Reis FCLAr/UNESP
Kelli Fauth Claro FCLAr/UNESP
Paula Boschiero FCLAr/UNESP
Murilo Alves FCLAr/UNESP