DINÂMICA NÃO-LINEAR, CAOS E CONTROLE:
A natureza é a grande fonte de inspiração para a ciência e a tecnologia, sendo repleta de não-linearidades que são responsáveis pela diversidade de comportamentos dos sistemas naturais. Uma não-linearidade pode ser compreendida a partir da ideia de que pequenas causas podem estar associadas a grandes efeitos. Nesse contexto, os sistemas lineares representam um pequeno subconjunto dos sistemas naturais, sendo portanto, uma incoerência usar o termo não-linear para representar a maior parte do conjunto. Stanislaw Ulam (1909-1984) teria dito certa vez que usar o termo “sistema não-linear” na ciência é o mesmo que usar o termo “animal não-elefante” para se referir a zoologia em geral.
O comportamento caótico representa a irregularidade de um sistema dinâmico. Dentre as características essenciais do caos, destaca-se a sensibilidade às condições iniciais, o que implica que a evolução do sistema pode ser alterada por pequenas perturbações. Essa característica é a essência da não-linearidade em que uma pequena causa pode provocar uma evolução de efeitos que se amplificam, tornando-se grandes na medida em que o tempo evolui. Pequenas causas, portanto, podem estar associadas a grandes efeitos.
– Caos
– Análise de séries temporais
– Controle de caos
MATERIAIS E ESTRUTURAS INTELIGENTES:
Os materiais inteligentes possuem propriedades adaptativas decorrentes do acoplamento entre diferentes campos físicos. De uma maneira geral pode-se imaginar acoplamentos entre campos elétrico, magnético, mecânico, dentre outros.
Dentre os principais materiais inteligentes vale destacar: ligas com memória de forma, materiais piezoelétricos, materiais magnéticos, fluidos eletro- e magneto-reológicos, materiais fotosensíveis.
BIOMECÂNICA E ECOLOGIA:
A biomecânica estabelece uma conexão entre biologia e mecânica. Diversas situação são investigadas dentra dessa área de pesquisa. O movimento de pessoas, os ritmos cardíacos e a interação entre populações de doenças são alguns exemplos. A descrição dos ritmos cardíacos através de modelos matemáticos é um tema de grande relevância.
Ecologia estuda o meio ambiente e suas relações. A origem da palavra é o grego: oikos (casa) e logos (estudo). A teoria de Gaia estabelece que o planeta Terra possui uma capacidade de auto-regulação decorrente da interação entre a vida e o ambiente. O planeta das margaridas (Daisyworld) representa o ambiente através da temperatura e a vida através das populações de margaridas. A interação tem como objetivo uma convivência sinérgica o que propicia condições de vida apropriadas.
– Aquecimento Global e Mudanças Climáticas