Movimento de partículas ativas em meios desordenados

Entrevista com Cristóvão Dias e Nuno Araújo

Investigadores da Ciências ULisboa e das universidades de College of London e de Gothenburg publicam na Nature Communications

Movimento de partículas ativas em meios desordenados

Investigadores descobrem um mecanismo de coordenação de partículas ativas para a formação de grupos que resulta da comunicação efetiva através de alterações do meio onde se movem

CD e NA

Sabia que quando um conjunto de robots ou bactérias se move num espaço onde há vários objetos livres, esses robots ou bactérias desviam esses objetos para poderem passar? Um grupo de investigadores da Ciências ULisboa e das universidades de College of London (Reino Unido) e de Gothenburg (Suécia) conseguiu mostrar que o rasto deixado por esse movimento contribui para a formação de grupos, funcionando como um mecanismo efetivo de comunicação entre eles.

Cristóvão Dias
Cristóvão Dias
Imagem cedida por CD

Nuno Araújo
Nuno Araújo
Imagem cedida por NA

Os resultados desta investigação encontram-se no artigo “Environmental memory boosts group formation of clueless individuals”, publicado na Nature Communications, a 13 de novembro passado. O primeiro autor é Cristóvão Dias, investigador no Departamento de Física (DF) e no Centro de Física Teórica e Computacional (CFTC) da Ciências ULisboa. Manish Trivedi, Giovanni Volpe, Nuno Araújo e Giorgio Volpe também assinam o artigo, que foi escolhido como highlight pelos editores da revista.

Na entrevista que se segue com os cientistas Cristóvão Dias e Nuno Araújo fica a saber como é que surgiu esta colaboração, a importância destes avanços científicos e os próximos passos da equipa.

A compreensão dos mecanismos de coordenação em sistemas descentralizados tem potencial para impactar positivamente diversos campos do conhecimento, desde a Biologia à Robótica.

Nuno Araújo, professor no DF Ciências ULisboa e coordenador do CFTC, desenvolve investigação na área de Soft Matter Physics, com especial interesse por Física de Sistemas Fora de Equilíbrio. A investigação de Cristóvão Dias tem sido focada no estudo de fenómenos fora do equilíbrio, indo desde a formação de géis até à separação de fases em sistemas ativos.

Como surgiu a oportunidade de desenvolverem este trabalho?

Nuno Araújo (NA) - Ao longo dos últimos anos, no contexto de uma rede doutoral financiada pela Comissão Europeia, temos vindo a colaborar com estes dois grupos, um da Universidade de College of London e da Universidade de Gothenburg, no estudo do movimento de partículas ativas (por exemplo, bactérias, micro robots, etc.) em meios desordenados. Observando a forma como eles interagem com o meio envolvente, alterando-o, e como isso impacta no movimento das próprias partículas, identificamos um comportamento não trivial que levava a formação de grupos e desenvolvemos métodos para melhor perceber quais os mecanismos envolvidos.

Em que consiste este estudo?

Cristóvão Dias (CD) - Este estudo aborda um sistema composto por partículas coloidais do tipo Janus que, tal como o deus grego Janus têm duas “faces” diferentes. No nosso caso, tratam-se de partículas esféricas em que, um dos hemisférios está coberto por grafite, conferindo-lhes propulsão numa direção específica, comportando-se como um robot à microescala. O nosso foco é compreender como essas partículas ativas, que agem como agentes autónomos, interagem com o meio envolvente, alterando-o, e como a memória dessas alterações facilita a coordenação, culminando na formação de grupos.

Quais são os principais resultados alcançados?

CD - Quando uma partícula ativa se move num meio com objetos móveis, colide com eles, acabando por desviá-los. Isso leva à formação de canais que podem ser usados por outras partículas ativas. Combinando métodos experimentais e computacionais, o que conseguimos mostrar é que a formação desses canais, promove um maior encontro entre as partículas ativas e consequentemente a formação de grupos. Assim, apesar das espécies envolvidas não serem capazes de comunicar diretamente, emerge uma capacidade de coordenar a sua ação e formam grupos de forma eficiente.

Qual a importância deste trabalho para a sociedade e para a ciência?

NA - Este trabalho é de relevância, pois abre caminho para a introdução de métodos que permitem a exploração de meios complexos por parte de sistemas ativos desprovidos de raciocínio. O conhecimento produzido contribui para o avanço do conhecimento científico, mas também tem implicações práticas, oferecendo abordagens inovadoras para o desenvolvimento de sistemas autónomos capazes de operar eficientemente em meios desafiadores. Essa compreensão aprofundada dos mecanismos de coordenação em sistemas descentralizados tem potencial para impactar positivamente diversos campos do conhecimento, desde a Biologia à Robótica, ajudando a perceber como é que a natureza desenvolveu mecanismos eficientes de coordenação e ajudando a implementar sistemas autónomos com o mínimo de complexidade das unidades individuais.

Quais são os próximos passos desta equipa?

NA - Os próximos passos envolvem aprofundar a nossa compreensão deste mecanismo de coordenação, explorando as implicações num contexto mais geral. Pretendemos aplicar esses conhecimentos para melhorar a eficiência e adaptabilidade de sistemas descentralizados a diferentes escalas de comprimento e de tempo.

Querem deixar alguma mensagem?

CD - Este trabalho destaca a importância de explorar e compreender as interações complexas entre sistemas ativos e o meio que os rodeia e aproveitar esses princípios para aprimorar a eficiência e a adaptabilidade de sistemas autónomos em diversas áreas.

Ana Subtil Simões, Gabinete de Jornalismo da DCI Ciências ULisboa
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt
Alunos com mãoes no ar num sala de aula

É possível brincar com a Matemática e prova disso foram as várias atividades que se realizaram na Faculdade nos dias 13 e 14 de março de 2024. Março foi um mês dedicado a esta ciência, motor da sociedade. Leia a opinião de quem participou nestas atividades e ainda nas Jornadas de Matemática.

robot e criança

Ecossistema de grandes modelos de linguagem de IA Generativa para a língua portuguesa foi expandido com novas versões dos modelos Albertina e Gervásio.

Participantes da 1.ª edição do JAB

A 1ª edição do JAB, um evento inovador destinado a jovens empreendedores, organizado pela JUST - Júnior Iniciativa de Ciências ocorreu nos dias 22 e 23 de março passado e teve como foco a Educação de Qualidade, quarto Objetivo de Desenvolvimento Sustentável.

Pessoas

Uma comitiva da Shanghai Ocean University (SHOU), cuja origem remonta à Escola de Pesca da Província de Jiangsu, fundada em 1912, visitou Ciências ULisboa no passado dia 25 de março. Wang Hongzhou, presidente do Conselho da universidade chinesa, elogiou o avanço da investigação realizada na Ciências ULisboa, destacando as boas práticas de gestão, interdisciplinaridade e foco na missão. Durante a ocasião, Luís Carriço, diretor da Ciências ULisboa, reconheceu a importância das relações bilaterais com a China.

Alunos dinarmarqueses junto à tabela periódica

Um grupo de 25 estudantes do ensino secundário do Egedal Gymnasium & HF, da Dinamarca, visitou a Ciências ULisboa no passado dia 21 de março.

Sala com pessoas

A “Sessão de demonstração do serviço CONNECT – Caso de uso #1, Estuário do Tejo” ocorreu no passado dia 13 de março.

Várias pessoas no stand da Fcauldade Futurália

Como já vem sendo tradição, a Ciências ULisboa esteve presente na 15.ª edição da Futurália, a maior feira de educação, formação e empregabilidade do país, que se realizou entre 20 e 23 de março, na FIL - Feira Internacional de Lisboa e que juntou muitos visitantes, especialmente candidatos ao ensino superior. A Direção da Ciências ULisboa agradece aos mais de 200 estudantes voluntários e aos cerca de 70 professores, investigadores, entre outros profissionais que se vestiram de azul para esclarecerem as dúvidas dos candidatos ao ensino superior, lançando ainda o convite para visitarem a Faculdade no próximo Dia Aberto, que se realiza no próximo dia 8 de maio e cujas inscrições podem ser feitas aqui. Até lá!

Imagem do Miguel Pires durante a competição ocorrida em videoconferência

Miguel Pires, estudante da licenciatura de Engenharia Geoespacial da Ciências ULisboa, venceu a edição portuguesa do Esri Young Scholars Award e que lhe dá a oportunidade de apresentar o seu projeto Dashboard CicLisboa no maior evento de Sistemas de Informação Geográfica a nível mundial - o Esri User Conference e a Education Summit -, ambos a decorrer no próximo mês de julho, em San Diego, na Califórnia (EUA).

Pessoa numa praia com neve

A missão da Ciências ULisboa é criar, transmitir e difundir conhecimento científico e tecnológico, promovendo uma cultura de aprendizagem permanente, valorizando o pensamento crítico e a autonomia intelectual. Nesta “casa“ todos os dias alunos, professores, investigadores, entre outros profissionais encontram motivos para cuidar do nosso planeta. Bem hajam!

Dia Internacional das Florestas 2024

Leia o testemunho de António Vaz Pato, estudante do mestrado de Biologia da Conservação e guardião da HortaFCUL, a propósito desta efeméride e assista ao vídeo que preparamos para celebrar esta data especial nas nossas redes sociais: YouTube, Facebook, LinkedIn e Instagram.

céu

João Pires Ribeiro, professor aposentado do Departamento de Física da Ciências ULisboa, faleceu dia 18 de março, em Lisboa, aos 83 anos. A Ciências ULisboa lamenta o triste acontecimento e apresenta as condolências aos seus familiares, amigos, colegas e antigos estudantes.

Tiago Oliveira, Ricardo Mendes e Alysson Bessani

A Vawlt, uma spin-off da Ciências ULisboa, conseguiu angariar 2,15 milhões de euros e três novos investidores - a Lince Capital, a Basinghall e a Beta Capital - para impulsionar ainda mais a inovação do seu produto, elevando o investimento total acumulado para os três milhões euros.

imagem da Reitoria da ULisboa

A ULisboa é uma vez mais a universidade portuguesa melhor classificada a nível nacional no SCImago Institutions Rankings (SIR), tendo subido este ano 25 posições, apesar deste ano terem sido analisadas mais 229 universidades. A ULisboa anunciou esta semana que está entre as 150 melhores instituições do mundo e a nível nacional lidera 12 áreas e 22 subáreas científicas, posicionando-se em 2.º lugar em quatro áreas e 21 subáreas.

Imagem do Cercal num portátil com pessoas desfocadas

A Ciências ULisboa já tem os primeiros resultados do trabalho científico que tem vindo a desenvolver na área onde vai ser implementada a central fotovoltaica do Cercal, em Santiago do Cacém, um estudo considerado pioneiro pela integração de tantas componentes biológicas e pelo detalhe espacial que foi usado.

imagem de uma tartaruga no oceano

Um novo estudo internacional liderado por Catarina Frazão Santos, professora da Ciências ULisboa, identifica dez elementos-chave que promovem o desenvolvimento e a implementação de processos de planeamento do uso do oceano sustentáveis, equitativos e inteligentes do ponto de vista climático em todo o mundo. O artigo científico publicado esta terça-feira, dia 12 de março, na revista do grupo Nature - npj Ocean Sustainability - foi desenvolvido por cientistas e peritos de organizações internacionais e instituições académicas de Portugal, África do Sul, Austrália, Brasil, Canadá, Chile, Estados Unidos, Itália e Reino Unido.

Várias pessoas dacomitiva do Uganda no pátio do edifício C6

Uma comitiva do Uganda visitou Ciências ULisboa no passado dia 4 de março, no âmbito do projeto ICT-4MRPQ e que visa reforçar a capacidade das instituições de ensino superior do Uganda para utilizar as TIC nos processos de gestão da qualidade do percurso de investigação dos mestrados e conceber reformas políticas para obter resultados de investigação relevantes e de elevada qualidade.

Margarida Beiral, Fadhil Musa e Luana Boavista

A Delox, spin-off da Ciências ULisboa, foi reconhecida no âmbito do EIC Accelerator, onde se destacou entre 1000 empresas europeias, tendo sido a única start-up portuguesa selecionada.

Logotipo do IDM

A Ciências ULisboa tem preparado um conjunto de atividades especiais para celebrar o Dia Internacional da Matemática (IDM, sigla em inglês), com as Jornadas de Matemática em Ciências, a  9 de março, e sete sessões abertas a estudantes, pais, professores e público em geral, nos dias 13 e 14 de março.

Vários professores no átrio do C6

O Ciências em Harmonia regressou em grande: em março há meditação e yoga, conversa sobre assédio e bullying, uma sessão dedicada à escrita criativa e um concerto de garagem. Para ficar a par destas e das outras atividades que se irão realizar entre março e maio basta ir ao site da Faculdade, entrar no Moodle ou seguir o projeto no Instagram. Na reportagem que se segue fica a saber algumas das histórias vividas pelos professores - Ana Rute Domingos, Carlos Assis, Carlos Duarte, Carlos Marques da Silva, Cristina Catita, Cristina Borges, Maria Estrela Melo Borges, Nuno Matela e Rui Borges -, quando eram estudantes. Esta sessão assinalou o arranque deste projeto no segundo semestre.

Espaço da feira de emprego com muitas pessoas

A Jobshop Ciências - feira de emprego da Ciências ULisboa realiza-se entre 9 e 10 de abril. Este evento promove a aproximação dos estudantes e recém-graduados dos vários cursos de Ciências ao mercado de trabalho, através de workshops, entrevistas e do contacto direto com as empresas e outros empregadores. A segunda fase de inscrições para as empresas participarem nesta edição da Jobshop Ciências termina a 10 de março.

Luís Matias e alunos de 1.º ciclo numa sala de aula

O sismólogo Luís Matias regressou à sua escola em Alvalade, no âmbito do projeto de voluntariado da Native Scientists, que desafia cientistas a regressarem às suas escolas de 1.º ciclo para realizarem oficinas de divulgação científica.

Filipe R. Ramos a dar aulas

Filipe R. Ramos, professor da Ciências ULisboa e investigador no Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa (CEAUL), visitou o Departamento de Matemática e Estatística da Universidade do Norte (UN), em Barranquilla, na Colômbia, entre 8 e 22 de fevereiro passado, no âmbito do intercâmbio que mantém com esta universidade e em particular com o professor Lihki Rubio, com quem está a escrever um livro sobre Machine Learning and Applications.

Herdade da Ribeira Abaixo

A exposição de fotografia “Herdade da Ribeira Abaixo: 30 anos do coração da Serra de Grândola” vai estar em exibição até 18 de março, na Biblioteca e Arquivo do município de Grândola. A estação de campo do cE3c, em estreita articulação com a Ciências ULisboa, situa-se no coração da Serra de Grândola, numa das mais vastas extensões de montado de sobro em Portugal.

conceção artística do telescópio espacial Euclid, e em fundo uma das primeiras imagens obtidas com este telescópio, do enxame de galáxias do Perseu

A 14 de fevereiro o telescópio espacial Euclid voltou-se para a constelação de Erídano, no hemisfério celeste austral, e durante 70 minutos recolheu a luz dessa região de céu escuro. O calendário de observações foi definido por uma equipa liderada pelo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. Mais de 27 mil fotografias irão constituir o mosaico do céu com a maior resolução alguma vez feita, serão mais de 15 biliões de pixéis. Ao fim de seis anos espera-se ter capturado a luz de mais de mil milhões de galáxias.

Batimetria do fundo do mar e topografia terrestre

Um novo estudo, recorrendo a modelos computacionais, prevê que uma zona de subdução atualmente na região do Estreito de Gibraltar se irá propagar para o interior do Atlântico e irá contribuir para a formação de um sistema de subdução atlântico – um anel de fogo atlântico. Este trabalho publicado pela Sociedade Geológica da América resulta de uma colaboração entre os professores da Ciências ULisboa – João Duarte e Filipe Rosas – e investigadores da Johannes Gutenberg University Mainz (Alemanha).

Páginas