Contribuições para o ramo da dinâmica de populações e o estudo de um problema global de cooperação

A dissertação é uma coletânea do principal trabalho desenvolvido durante o meu doutoramento. Contém as minhas contribuições para o ramo da dinâmica de populações e o estudo de um problema global de cooperação. A Teoria de Jogos Evolutiva (EGT) e a dinâmica estocástica de populações são identificadas como ferramentas poderosas para descrever a dinâmica evolutiva em Biologia Evolutiva. Mais recentemente, a EGT tem-se tornado mais popular no estudo de sistemas sociais de resolução de conflitos entre humanos pedindo uma extensão das ferramentas originais de forma a acomodar a grande complexidade humana.

Nesta dissertação, discuto a necessidade de introduzir diferentes níveis de racionalidade e estratégias que recorrem a previsões, mostrando em que circunstâncias as equações que governam estratégias racionais e com racionalidade limitada coincidem. Além disso, uma vez que a tomada de decisão muitas vezes incide num contínuo de estratégias possíveis, proponho uma nova equação para descrever a evolução de populações com um contínuo de estratégias. Finalmente, quando as populações são finitas e são considerados os seus efeitos estocásticos, o aumento do tamanho da população ou do número de configurações individuais possíveis rapidamente torna impraticável a análise de estados estacionários. Aqui, eu também discuto uma nova ferramenta que permite definir uma hierarquia de aproximações para a distribuição estacionária de qualquer dinâmica de populações descrita por um processo de Markov, ultrapassando as atuais limitações.

Estes resultados e métodos são gerais, no sentido de serem aplicáveis ao estudo de diferentes dilemas e da respetiva representação em termos de teoria de jogos. Na última parte desta dissertação, foco-me em problemas relacionados com a coordenação global para a preservação de um bem comum, como a prevenção das alterações climáticas. De facto, a prevenção do aquecimento global requer cooperação a nível global. Contudo, as contribuições vão depender da incerteza sobre as perdas futuras, o que joga um papel crucial na tomada de decisão dos responsáveis. Aqui discuto um modelo de EGT – e os seus efeitos estocásticos em populações finitas – com o qual mostro que as hipóteses de coordenação para salvar o clima do planeta aumentam significativamente se as decisões forem tomadas no seio de pequenos grupos sobre problemas locais que, por um lado, reflitam menor incerteza e, por outro, onde os requisitos para a tomada de ação possam ser apertados. Este resultado pede uma forma de coordenar os esforços para domar o clima do planeta que seja descentralizada, ou policêntrica. Ainda nesta parte, discuto se uma estrutura policêntrica de múltiplas instituições para sancionar comportamentos de pequena escala providencia uma solução viável para resolver problemas globais. Mostro que essa estrutura ajuda a prevenir comportamentos não cooperativos (quando comparada com uma única instituição global), mesmo que sofra, em menor escala, dos mesmos problemas da alternativa top-down: sensibilidade à perceção do risco de desastre e incerteza, em geral. Além disso, também discuto como é que a desigualdade de capacidade contributiva no mundo pode influenciar o resultado deste tipo de dilemas coletivos, estudando como é que a segregação entre jogadores ricos e pobres prejudica a cooperação, mesmo que os ricos, a princípio, tendam a compensar a falta de contribuições dos pobres. Finalmente, discuto em que condições a criação de contratos pode ajudar a ultrapassar parcialmente estes problemas. Os resultados indicam que os contratos são mais eficientes se voluntários e mais prevalentes se entre poucos membros, funcionando como um mecanismo de sinalização com custo para grupos de indivíduos naturalmente cooperativos. Isto, por sua vez, combinado com vantagens intra-contrato, cria mais incentivos para novas adesões o que torna possíveis o aumento tanto da cooperação como do número de membros.

Vítor V. Vasconcelos

“Esta distinção da Sociedade Portuguesa de Física é especialmente importante para mim. A Física é a minha área de treino académico, apesar das aplicações dos meus estudos não serem as da Física tradicional. Recebê-la a propósito do último trabalho académico do meu doutoramento é particularmente marcante”, refere Vítor V. Vasconcelos, professor na Universidade de Amsterdão, na Holanda, antigo aluno da Ciências ULisboa, galardoado com o Prémio Bragança Gil para a melhor tese em Física no biénio de 2017/2018.

Vítor V. Vasconcelos licenciou-se em Física pela Ciências ULisboa, em 2010. Dois anos mais tarde obteve o grau de mestre em Física Estatística e Não-linear também na Ciências ULisboa.

O interesse pela Física deveu-se a uma participação num estágio de verão da Ciência Viva. Vítor V. Vasconcelos visitou Ciências ULisboa com o objetivo de aprender um pouco mais sobre relatividade - “A vida e a morte dos muões” era o nome da atividade em que participou. O interesse por esta ciência surgiu porque queria perceber como é que as coisas funcionam e depois acabou por achar que isso só seria possível entendendo o comportamento e interações entre os constituintes fundamentais da matéria.

Atualmente os seus dias são passados a estudar a literatura, discutir com outros investigadores e muitas horas de escrita, enquanto procura produzir novo conhecimento a curto prazo para financiar uma nova posição. “Felizmente, como professor assistente, agora posso focar-me a desenvolver um programa científico que não esteja a prazo a cada ano, enquanto encontro formas de desenvolver cursos na universidade que providenciem capacidades técnicas aos alunos para desenvolver esse programa. Em tempos de COVID-19 tudo isto significa estar ao computador 100% do tempo, a escrever artigos e projetos, a preparar e dar aulas, a reunir com outros investigadores em workshops ou discussões mais formais ou menos formais”, conta.

Os planos de Vítor V. Vasconcelos para já passam por Amesterdão e por começar a desenvolver o seu plano de investigação e educação e em aplicar muitos dos conceitos e métodos da Física aos sistemas sociais e dessa forma resolver alguns dos grandes dilemas que advêm do comportamento humano, como a boa gestão de bens comuns.

No passado dia 16 de dezembro esteve no campus da Faculdade para receber o Prémio Bragança Gil para a melhor tese em Física no biénio de 2017/2018 e que foi atribuído à sua tese "Emergence and Self-organization of Cooperation". A cerimónia de entrega do prémio foi transmitida via Zoom para os alunos de pós-graduação do Departamento de Física da Ciências ULisboa.

“O ambiente na Ciências ULisboa era bastante familiar, o que permitiu um maior envolvimento com os colegas, professores e disciplinas. Tenho boas memórias desse tempo e foi bom reencontrar alguns professores durante esta visita que me receberam carinhosamente”, conta Vítor V. Vasconcelos, que recorda outros episódios. “Lembro-me de gostar particularmente de ficar a apanhar sol em frente ao C6 entre as aulas, à conversa com os colegas. Os almoços no jardim na cantina velha também estão bem presentes, pela boa companhia, mas também pela textura memorável daquela sopa da ‘macrobiótica’. Também me lembro das aulas de laboratório no C1 e dos momentos de convívio no ‘aquário’, uma sala envidraçada com computadores no 4.º piso. Depois lembro-me de ir para o Complexo para a Investigação Interdisciplinar onde tive o meu primeiro contacto com a investigação através de uma bolsa de iniciação à investigação (BII) com a professora Ana Arriaga e, mais tarde, outra com o professor Pedro Lind. No complexo, participei em muitas conversas interessantes, muitas acompanhadas de um quadro e giz, e foi onde conheci os meus primeiros colaboradores científicos. Foi através dessa última BII que fiz a minha primeira viagem académica internacional até Stuttgart, na Alemanha”, conta.

Em 2017 Vítor V. Vasconcelos concluiu o doutoramento em Física pela Universidade do Minho (UM). Durante o doutoramento foi investigador no Centro de Matemática e Aplicações Fundamentais e Investigação Operacional (CMAFcIO) e no Group of AI for People and Society do INESC-ID. Após terminar o douramento, tornou-se investigador na Universidade de Princeton (UP), nos EUA.

“Durante o doutoramento tive a sorte de ter orientadores e um grupo de investigação excelentes, o Applications of Theoretical Physics (ATP) no CMAFcIO, liderado pelo professor Jorge Pacheco e pelo professor Francisco Santos. Tive muitas oportunidades que abriram os meus horizontes académicos, nomeadamente como participar e organizar conferências, nacionais e internacionais. A oportunidade mais marcante foi quando, com os orientadores, ganhei um prémio da Fundação Calouste Gulbenkian para jovens investigadores e isso, em conjunto com o financiamento da Fundação para a Ciência e a Tecnologia, permitiu-me ir para os EUA. Primeiro para a costa Oeste, para o Kavli Institute for Theoretical Physics University (KITP) e para a University of California Irvine, e mais tarde para a costa Este, para a UP”, realça acrescentando que “estar deslocado em Lisboa a fazer o curso na UM talvez tenha sido a parte mais complicada, visto não ter tido uma turma, ou seja, um conjunto de outros alunos que estivessem a passar pelo mesmo que eu. Agora que estamos todos remotamente talvez isso tivesse sido mais fácil”.

Aos mais jovens que se preparam para prosseguir os estudos ao nível do ensino superior deixa um conselho: “Informem-se das possibilidades e oportunidades que podem surgir, quer apoios, quer prémios, quer o tipo de futuro que é espectável para um investigador em Portugal e no estrangeiro”.