Pedra, papel e tesoura – Projeto da UFRN usa jogo como base para compreender dinâmicas populacionais na biodiversidade

Você já deve ter brincado daquele famoso jogo pedra–papel–tesoura, conhecido em algumas regiões do Brasil como jokenpô. O que talvez você não saiba é que essa brincadeira dá nome a um projeto científico na UFRN cujo propósito é compreender as dinâmicas populacionais na biodiversidade. O RPS-Bio (sigla para Rock Paper Scissor Biodiversity, em inglês) é o site que reúne os trabalhos e projetos do grupo de pesquisa de mesmo nome, coordenado pelo professor Josinaldo Menezes, da Escola de Ciência e Tecnologia (ECT) da UFRN.

A equipe busca compreender as dinâmicas populacionais estudadas por meio de simulações estocásticas a partir de simuladores desenvolvidos por seus próprios membros, implementando um sistema que envolve as relações comportamentais biológicas dos indivíduos e como eles podem se adaptar a situações da natureza que tragam risco ou que possam ser benéficas. O interessante é que a base para as simulações é exatamente o jogo pedra–papel–tesoura. Com ele, é possível descrever as interações de espécies que competem por recursos naturais, em que uma depende da existência da outra, apesar de competirem entre si. Se um desses elementos é retirado, os outros se destroem.

O grupo possui seis projetos ou linhas de pesquisa e já conta com mais de uma dezena de artigos publicados em periódicos de grande relevância para a comunidade científica. Matheus Tenorio, integrante da iniciativa, detalha a relação do jogo com o projeto. “O jogo pedra–papel–tesoura é utilizado por muitos cientistas ao redor do mundo para explicar de certa forma por que existem tantas espécies na terra que conseguem coexistir ali no ecossistema. Então a gente ter simulado isso é importante, porque representa exatamente o comportamento da natureza”.

Junto ao professor Josinaldo estão quatro bolsistas de iniciação científica, sendo um deles o próprio Matheus Tenório, além de Sara Rodrigues e Ramylla Barbalho, do curso de Ciências e Tecnologia, e Enzo Rangel, formado em CeT e cursando atualmente Engenharia da Computação. Beatriz Moura, graduanda em Engenharia Biomédica (UFRN) e mestranda em Neuroengenharia no Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS) também integra o grupo. Além desses, Bruna Ferreira (C&T) e Eloi Triaca (Engenharia Mecânica) e a professora Simone Batista participaram de alguns dos estudos publicados, mas deixaram o grupo recentemente.

Um ano de muitas publicações

A confiabilidade e relevância dos estudos realizados pelo RPS-Bio levou o grupo a publicar diversos artigos em revistas científicas de classificação Qualis A, a mais elevada no sistema de avaliação Capes, que contempla periódicos de alta relevância internacional. Foram 14 artigos publicados desde 2019, sendo 10 deles apenas em 2022, em revistas como Biosystems, Europhysics Letters, Journal of Physics: Complexity, entre outras.

Considerando a produção do último ano, a primeira publicação do grupo aconteceu em abril, com o artigo Pattern formation and coarsening dynamics in apparent competition models, na Chaos, Solitons & Fractals. Em julho houve duas publicações: o artigo Aggregation as an antipredator strategy in the rock–paper–scissors model, na Ecological Informatics, e Combination of survival movement strategies in cyclic game systems during an epidemic, na Biosystems. Em agosto o trabalho Adaptive movement strategy may promote biodiversity in the rock–paper–scissors model foi publicado na Europhysics Letters.

Setembro veio com a publicação Adaptive movement strategy in rock–paper–scissors models, na Chaos, Solitons & Fractals. Em novembro foram publicados três textos: Adaptive survival movement strategy to local epidemic outbreaks in cyclic models, na Journal of Physics: Complexity; Adaptive altruistic strategy in cyclic models during an epidemic, na Europhysics Letters; e Spatial organisation plasticity reduces disease infection risk in rock–paper–scissors models, na Biosystems. Os últimos artigos de 2022 foram publicados em dezembro, um na Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, com título How local antipredator response unbalances the rock–paper–scissors model e o outro na na Ecological Complexity, intitulado Mobility unevenness in rock–paper–scissors models.

Embora a parte da escrita dos artigos seja feita pelo professor Josinaldo Menezes, ele ressalta que toda a pesquisa é desenvolvida pelos alunos, que participam de tudo nos estudos, desde as simulações e discussão dos resultados à revisão dos artigos. Por se tratar de publicações em revistas renomadas que entram para os seus currículos, isso acaba lhes fornecendo vantagem em qualquer seleção de pós-graduação. “Esses quatro artigos que o Enzo escreveu podem, tranquilamente, construir uma tese de doutorado que fosse aprovada com distinção porque são todos Qualis A”, comenta o professor sobre os artigos referentes a epidemias.

Josinaldo também cita o exemplo de Beatriz Moura. Bacharela em Ciências e Tecnologia pela ECT e membro ativa no grupo, a estudante conta com sete artigos publicados pelo grupo, incluindo um na Nature, que garantiram a ela o primeiro lugar na seleção para bolsa de mestrado em Neuroengenharia no IINEL-S.

O ano de 2023 se iniciou para o grupo com mais um artigo Qualis A aceito, intitulado How multiple weak species jeopardise biodiversity in spatial rock–paper–scissors models e outros cinco artigos submetidos.

Um milhão de simulações

Os resultados obtidos pelo grupo em seus estudos se destacam principalmente pelo alto grau de confiabilidade de suas simulações. Um dos motivos para que a taxa de erro nesses artigos seja tão baixa vem da elevada quantidade de simulações feitas em cada estudo: cerca de um milhão.

Segundo Josinaldo, os artigos apresentam “uma tonelada” de resultados originais. “São muitas simulações para confirmar o que a gente está fazendo e isso dá uma veracidade muito alta. Então se alguém pegar o nosso artigo vai encontrar a mesma coisa que a gente está mostrando ali porque a nossa estatística é muito robusta. É impossível encontrar outra coisa”, reforça.

O número alto de simulações só é possível graças a um poderoso cluster que o professor adquiriu há mais de dez anos para a ECT por meio de financiamento da Fapern e do CNPq, no valor aproximado de R$ 300 mil. É nesse supercomputador, que pode ser acessado remotamente, que o grupo realiza as simulações.

Contribuições

O RPS-Bio tem contribuído amplamente para a produção de conhecimento, por exemplo, do ponto de vista computacional. O código criado pelos pesquisadores para simulações é na linguagem C, mais rápida, visto que a grande maioria trabalha com Python, que é mais lenta por ser mais ampla. Essa diferença acaba por ajudar pesquisadores a desenvolverem melhor suas próprias simulações e de forma mais ágil.

Para a comunidade científica e acadêmica, os artigos publicados têm alto impacto ao explicarem fenômenos que servem de base para estudos de biólogos, com simulações de conclusões confiáveis e erros estatísticos baixos. É um avanço significativo no mundo da Biologia, pois o número descoberto nas simulações se aproxima do que é visto na natureza.

Os interessados em fazer parte do grupo podem entrar em contato com o professor Josinaldo Menezes pelo e-mail jmenezes@ect.ufrn.br.

Fonte: Agecom/UFRN