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USP cria modelo matemático que ajuda a economizar eletricidade

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Convênio do Serviço Autônomo de Água e Esgoto de São Carlos com o Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria possibilita poupar R$ 90 mil mensais; outras prefeituras podem utilizá-lo

Um convênio firmado entre o Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) com o Serviço Autônomo de Água e Esgoto de São Carlos (SAAE) vem permitindo à autarquia municipal poupar em média 10% da conta mensal de energia elétrica com a captação e distribuição de água. De acordo com Everton Gianlorenço, gerente de manutenção e operação da empresa, os custos com eletricidade representam de 25% a 35% do total das despesas da autarquia. E no segundo semestre de 2017, a economia média mensal foi de R$ 90 mil, com montante estimado em aproximadamente R$ 1 milhão anual.

Essa possibilidade, comenta Gianlorenço, é fruto do desenvolvimento de um modelo matemático criado sob medida para o SAAE, empresa responsável por atender cem mil clientes em São Carlos. Esse sistema recebe dados como a vazão e a capacidade dos reservatórios, potência de motobombas e consumo de energia, entre outras informações Diariamente, o sistema indica quais períodos são os mais baratos para o acionamento e o desligamento dos equipamentos, considerando o fato de a eletricidade ser mais cara em alguns horários, inclusive nos dias mais quentes e de maior consumo.

Parceria

O desenvolvimento do modelo matemático teve a coordenação de Maristela Oliveira dos Santos, integrante do CeMEAI e docente do Departamento de Matemática Aplicada e Estatística do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), da Universidade de São Paulo (USP). Sediado no ICMC-USP, em São Carlos, o CeMEAI é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado (Fapesp).

Segundo Maristela, o convênio com o SAAE foi iniciado em 2008, por intermédio de seu colega Marcos Arenales, do ICMC-USP. Além deles, também participam do projeto os pesquisadores José Carlos de Melo Vieira Júnior, do Departamento de Engenharia Elétrica da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP), Edilaine Martins Soler, da Faculdade de Ciências da Universidade Estadual Paulista (Unesp), câmpus de Bauru e Marcos Mansano Furlan, da Universidade Federal da Grande Dourados (MS).

“Além de otimizar recursos, o modelo matemático é flexível, podendo receber novos dados e alterações”, informa a professora. Segundo ela, o convênio firmado com o SAAE não envolve aportes financeiros e pode ser adaptado às necessidades de outras prefeituras, bastando o interessado entrar em contato com o CeMEAI. “É uma opção para economizar e preservar o meio ambiente, além de sublinhar esta aproximação da universidade com a sociedade em busca de soluções sustentáveis”, destaca.

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 07/06/2018. (PDF)

USP São Carlos pesquisa nova tecnologia para conter epidemias

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Além de auxiliar na vacinação, modelo matemático em desenvolvimento irá orientar ações na rede de saúde pública para conter a disseminação de doenças infecciosas

Um estudo com um modelo matemático coordenado pelo professor Francisco Aparecido Rodrigues, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC), da Universidade de São Paulo (USP), câmpus de São Carlos, abre novas possibilidades para órgãos governamentais, como o Ministério da Saúde, desenvolverem ações de controle de epidemias e de vacinação da população. Iniciado em 2014, o projeto acadêmico tem apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado (Fapesp) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

Segundo o professor Rodrigues, docente do Departamento de Matemática Aplicada e Estatística, do ICMC-USP, o avanço tecnológico atual vem tornando mais precisa a metodologia de controle usada pelos órgãos governamentais, permitindo estimar, por exemplo, qual porcentagem de pessoas que será infectada ao longo do tempo em uma determinada região do País.

“Assim como a ciência usa modelos matemáticos para explicar como um objeto se movimenta, a proposta desse projeto de pesquisa é também desenvolver modelos matemáticos, descritos por equações diferenciais, para criar soluções inovadoras capazes de controlar surtos de doenças infecciosas”, explica.

O professor também integra o Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) financiados pela Fapesp, com sede no ICMC-USP. Além de estar envolvido com a modelagem de sistemas, esse grupo é especializado nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional; Mecânica de Fluidos Computacional; Modelagem de Risco; Inteligência Computacional e Engenharia de Software (ver link em Serviço).

Inovação

Também participam do projeto acadêmico com o modelo matemático os cientistas Guilherme Ferraz de Arruda, do ICMC-USP, Emanuele Cozzo e Yamir Moreno, da Universidade de Zaragoza (Espanha) e Tiago de Paula Peixoto, da Universidade de Bath (Reino Unido). Na pesquisa conjunta, um dos destaques é a adoção do modelo de redes multicamada, mais abrangente, e capaz de possibilitar a incorporação de novos dados e variáveis no sistema de informações.

O modelo matemático será agora testado com dados reais, levando em conta questões relevantes em uma epidemia, como os modos pelos quais as pessoas interagem entre si nos ambientes, os períodos de tempo que permanecem juntas (outro fator de predisposição ao contágio), além de questões como o modo de atuação e de proliferação do vetor.

“Essa metodologia pode ser direcionada para outras doenças infecciosas, como dengue e Zika, assim como analisar a propagação de rumores em redes sociais”, destaca o professor Rodrigues, doutor em Física e especialista em análise, simulação e modelagem de processos dinâmicos em sistemas complexos.

Segundo ele, o trabalho acadêmico segue em desenvolvimento, com a vinda de novos alunos, colegas estrangeiros e de dados no sistema de informações. “Até o final de 2018, a perspectiva é realizarmos uma aproximação com agências de controle epidemiológico para desenvolver um projeto conjunto”, prevê.

Serviço

ICMC-USP
E-mail francisco@icmc.usp.br
Tel. (16) 3373-9700

Cepid-CeMEAI
E-mail contatocemeai@icmc.usp.br
Tel. (16) 3373-8159

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página III do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 19/05/2018. (PDF)

Computação é a nova aliada no combate à dengue

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Pesquisa da USP São Carlos apresenta tecnologia capaz de distinguir espécies de mosquitos pelo som emitido no voo; sensor também distingue as fêmeas, que picam, dos machos inofensivos

A inteligência artificial é a mais nova aliada da sociedade no combate à dengue. O professor Gustavo Batista, do Departamento de Ciências da Computação do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP São Carlos, desenvolveu ferramenta para fortalecer a luta contra a epidemia.

Trata-se de uma armadilha com um sensor capaz de identificar, instantaneamente, as espécies de mosquitos presentes em uma região e, ainda, quantificar o total de insetos capturados e o sexo.

A dengue é hoje a principal doença viral transmitida por mosquitos e um dos principais problemas de saúde pública enfrentados no Brasil e em outras áreas tropicais e subtropicais do planeta. Devido à falta de uma vacina eficaz, o controle da moléstia limita-se a ações para impedir e controlar a proliferação do seu vetor, o mosquito Aedes aegypti.

Precisão

Iniciado em 2010, no pós-doutorado do professor Batista na Universidade da Califórnia, em Riverside, nos Estados Unidos, a ferramenta permite aferir com precisão a população do Aedes aegypti em determinada área e transmitir os dados em tempo real, por meio de um aplicativo instalado em computador, tablet ou celular, às autoridades governamentais. Isso possibilita planejar e centrar ações nos locais com maior incidência de criadouros e pacientes portadores do vírus da dengue.

Promissor, o estudo científico recebeu ao longo de seu desenvolvimento apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), com o financiamento de bolsa de pós-doutorado de Batista naquele ano. Em 2011, o projeto recebeu investimento da Fundação Bill e Melinda Gates. O trabalho foi um dos oito projetos brasileiros do total de 12 laureados pelo Google em toda a América Latina neste ano (ver serviço).

Prevenção

Como prêmio, a empresa norte-americana de tecnologia irá pagar durante um ano bolsa de US$ 750 mensais para o professor Batista, que também é pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), sediado no ICMC e mantido pela Fapesp (ver boxe).

A premiação do Google inclui ainda uma bolsa mensal de US$ 1,2 mil para André Maletzke, aluno de doutoramento orientado por Batista. A dupla de cientistas de São Carlos pesquisa agora uma armadilha doméstica para mosquitos a partir de um sensor cujo desenvolvimento da propriedade intelectual é de domínio público.

A intenção é patentear a invenção com o auxílio da Agência USP de Inovação e lançar um modelo de armadilha com o sensor em 2016, com custo estimado em R$ 200 para o consumidor. “Assim, quem tiver o equipamento em casa poderá detectar a presença de mosquitos e tomar providências antes da ocorrência de surtos da dengue”, observa.

Assinatura

Instalado em uma caixa de acrílico, o sensor usa um fototransistor para medir a variação de luz emitida pelas asas de cada inseto. Nesse processo, o zumbido provocado pelo voo é convertido em sinal elétrico e o resultado obtido assemelha-se ao som capturado por um microfone.

O passo seguinte é a comparação, feita por métodos de inteligência artificial, do dado obtido com o conjunto de outros sons já armazenados na ‘biblioteca’ do sistema. “Cada espécie bate as asas de modo único, como se fosse uma assinatura”, explica Batista. “Em uma fração de segundo, o sensor identifica o sexo e a espécie do exemplar capturado.”

Prioridade

Batista comenta que o estudo desenvolvido no ICMC exigiu a catalogação do zumbido provocado pelo bater das asas de diversos insetos, como abelhas e vespas. Entretanto, priorizou o Aedes aegypti e mais três espécies de mosquitos hematófagos causadores de doenças, que costumam também ser aprisionadas na armadilha – o Anopheles gambiae, vetor da malária e duas do gênero Culex (a quinquefasciatus e a tarsalis), disseminadoras de encefalites.

“O foco é a fêmea adulta do Aedes aegypti, que transmite o vírus e costuma picar suas vítimas em um raio de 100 metros do local onde nasceram, ou seja, ela ataca as pessoas na casa onde nasceu e da vizinhança”, observa Batista. Ele ressalta que essa espécie impõe um desafio adicional às autoridades de controle epidemiológico, pois a fêmea põe seus ovos em água limpa e parada, mas eles são capazes de sobreviver em meio úmido ou seco até um ano depois.

Sobre o CeMEAI

O CeMEAI é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da Fapesp estruturado para promover, de modo multidisciplinar, o uso de ciências matemáticas (matemática aplicada, estatística e da computação) como recurso em aplicações industriais e governamentais. Desenvolve trabalhos nas áreas de otimização aplicada e pesquisa operacional, mecânica de fluidos computacional, modelagem de risco, inteligência computacional e engenharia de software.

Além do ICMC, o CeMEAI é também associado a seis instituições científicas: Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (Imecc-Unicamp); Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (Ibilce-Unesp); Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-Unesp); Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Serviço

Para consultar os 12 projetos selecionados pelo Google na América Latina, acesse http://goo.gl/hxyYmN

Rogério Mascia Silveira
Imprensa Oficial – Conteúdo Editorial

Reportagem publicada originalmente na página IV do Poder Executivo I e II do Diário Oficial do Estado de SP do dia 14/11/2015. (PDF)