Tema: Aplicações da Ciência e Engenharia dos Sistemas Dinâmicos de Muitos Agentes

Ementa: Proponentes: Carlos Ignacio Zamitti Mammana, Alaide Pellegrini Mammana e Gilmar Barreto, DEEB Escopo e contexto: Esta disciplina dará continuidade à Disciplina IA006 que foi ministrada no 2o. semestre de 2025 devendo reforçar a participação multidisciplinar. Serão introduzidos os conceitos e conhecimentos básicos desenvolvidos nas últimas décadas sobre os sistemas dinâmicos de muitos agentes, sua origem na ciência e na engenharia clássicas, seus modelos matemáticos e computacionais, métodos e ferramentas inovadoras e sua importância para entender as mudanças na sociedade, economia e na engenharia em curso no século XXI. Esses temas são apresentados a partir de uma visão cultural do papel da indústria como uma das instituições que contribuem para a sustentabilidade dos sistemas sociais, econômicos e ecológicos, locais e globais. Tem como base o que desenvolvemos no Grupo de Estudos sobre a Abordagem da Natureza pela Complexidade da Associação Brasileira de Informática (ABINFO) desde 2020 e no Curso de Pós-Graduação IA006 - “Ciência e engenharia dos sistemas dinâmicos de muitos agentes” ministrado no segundo semestre de 2025. O corpo de conhecimentos sobre o comportamento dos sistemas dinâmicos de muitos agentes observados na natureza vem sendo construído desde a década de 1950 e vem proporcionando a compreensão e representação formal de vários processos e mecanismos, com mudanças metodológicas que estão ampliando a capacidade de sua análise e síntese. A ampliação da consciência das fragilidades dos sistemas vigentes para assegurar a sustentabilidade cultural, social, econômica e tecnológica humanas requer a evolução dos métodos e técnicas da engenharia, vetor que é de soluções práticas para a superação dessas fragilidades. Este curso é uma introdução às principais vertentes do conhecimento que constrói, promove, amplia e fortalece as capacidades e competências requeridas para atender as demandas do progresso tecnológico. O foco da disciplina será o estudo de casos específicos, com atividades de laboratório computacional, aplicando os conhecimentos e utilizando as ferramentas computacionais de análise e concepção apresentadas no curso.

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Conteudo Programático: Alunos alvo – Por sua abrangência multidisciplinar, este curso é oferecido a alunos de pós-graduação nas engenharias elétrica, mecânica, química, em física, química, biologia, medicina, economia, filosofia, sociologia, administração, psicologia e outros. Alunos de graduação podem também ser aceitos em condições especiais. Método – Serão oferecidas aulas com exposição dos conceitos, abordagens e ferramentas para o estudo do comportamento dos sistemas dinâmicos com muitos agentes, incentivando a leitura e a discussão interdisciplinar dos temas e textos escolhidos. Serão apresentadas ferramentas computacionais relativas aos tópicos e proporcionada a iniciação e o treinamento dos alunos em seu uso. Carga horária: 60 horas em 15 sessões de 4 horas, distribuídas em exposição de conteúdo, discussões e introdução e treinamento nas ferramentas computacionais. Tópicos do curso Parte I – Introdução e conceitos: Tópicos sobre engenharia e ciência: contexto, conceitos, objetivos e objetos Recordação de conceitos expostas na disciplina IA006. Os sistemas dinâmicos com grande número de agentes encontram-se disseminados na Natureza como evidenciam fenômenos da física, química, cosmologia, sociologia, psicologia, economia, genética, saúde, economia e outros. Visão de mundo e mudanças numa perspectiva histórica: cultura, ciência e tecnologia, conceito de paradigma, multidisciplinaridade, bolhas de conhecimento. Aceleração histórica do desenvolvimento tecnológico e impactos sobre o comportamento, a ética e os valores sociais e econômicos: metas de sustentabilidade. Natureza e finalidade da engenharia: demanda social, indústria e conceitos de redes industriais. Tópicos conceituais sobre epistemologia: método e critérios nas ciências e na engenharia; representações do conhecimento, reducionismo e sistêmica. Ética na ciência e na engenharia. Parte II – Casos de estudo e modelagem dos sistemas dinâmicos de muitos agentes e de seu comportamento Exemplo de sistema físico: emergência da organização num fenômeno térmico. Conceituação de transição da ordem para o caos; plano de fases e mudanças de fase. Fractais e configurações, assinaturas de processos e mecanismos. Redes: modelos matemáticos, estruturas, organização e métricas. Sistemas sociais e econômicos e seus desafios metodológicos. Modelos para as cidades, sua evolução, ritmo de vida e estabilidade. A economia como um sistema dinâmico evolutivo: econômica complexa. Dados, modelagem computacional e simulação de sistemas dinâmicos com muitos agentes, Modelagem dos sistemas dinâmicos baseada em agentes: métodos, estratégias e ferramentas. Modelagem dos agentes individuais e coletivos no estudo dos sistemas dinâmicos. Impacto das técnicas e ferramentas de inteligência artificial na modelagem dos sistemas com muitos agentes. Aplicações na engenharia, cidades, economia e nas metas de sustentabilidade Discussão: Reflexões sobre a engenharia dos sistemas dinâmicos evolutivos e suas aplicações Seminários de reflexão com participação dos alunos sobre as aplicações dos conhecimentos estudados na engenharia e na sociedade, sobre os métodos de concepção, modelagem, simulação e previsão de comportamento de sistemas dinâmicos evolutivos de interesse industrial, de serviços e emergentes de ações de sustentabilidade. Sugestões de temas para pesquisa multidisciplinar. “Laboratório” do curso São apresentadas e aplicadas ferramentas para a análise e simulação de sistemas dinâmicos com muitos agentes em vários domínios da natureza introduzidos na disciplina IA006: NetLogo, Mesa(Python), Repast, Gephi, Fractalize, autômatos celulares, análise semântica, algoritmos genéticos etc.. Exemplos de simulações de sistemas de muitos agentes. Sugestões de temas para pesquisa multidisciplinar.
Obs.: Material do curso Apresentações e textos de autoria de Carlos Ignacio Zamitti Mammana e Alaide Pellegrini Mammana. Material sobre ferramentas computacionais e IA desenvolvido por Victor Pellegrini Mammana. Participação de alunos da FEEC no apoio ao uso das ferramentas computacionais. Vídeos sobre os temas, de vários autores, disponíveis na Internet.

Forma Avaliação: Critério de Avaliação a) Apresentação de seminários sobre temas tratados no curso, com submissão de resumos estendidos e bibliografia e publicados no Moodle até 8:00 h do dia da apresentação (50% da nota final). b) Estudo de problemas específicos com modelagem analítica ou por simulação computacional e relatório técnico detalhado sobre o trabalho realizado (50% da nota final).