CeMEAI é destaque em revista internacional
Publicação é da Sociedade Americana de Matemática
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A edição de número 64 da Notices of the American Mathematical Society, uma das revistas voltadas a matemáticos mais lidas no mundo, traz um artigo que apresenta o Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CEPID-CeMEAI) aos mais de 30 mil pesquisadores que recebem a publicação mensalmente.
O artigo que destaca o CEPID-CeMEAI é de autoria de José Alberto Cuminato, diretor da entidade, e dos pesquisadores Ernesto Birgin, José Mario Martínez e Tiago Pereira, associados ao centro. “Certamente, é uma divulgação muito importante, porque essa revista é distribuída no mundo inteiror e seus leitores são especialistas da área de matemática. Essa divulgação do CeMEAI irá tornar o grupo e suas atividades mais conhecidos, o que, em geral, reforça nosso prestígio junto à comunidade e contribui para que novos projetos e colaborações se viabilizem”, comemora Cuminato.
Além de apresentarem o Centro, os pesquisadores também citam alguns trabalhos desenvolvidos: o Packmol, programa de computador que cria configurações iniciais para simulações de dinâmica molecular, o software PUMA e a sincronização de sistemas complexos. Confira o artigo na íntegra:
Sobre o CeMEAI
O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP.
O CeMEAI é estruturado para promover o uso de ciências matemáticas como um recurso industrial em quatro áreas básicas: Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.
Além do ICMC-USP, CCET-UFSCar, IMECC-UNICAMP, IBILCE-UNESP, FCT-UNESP, IAE e IME-USP compõem o CeMEAI como instituições associadas.
Leonardo Zacarin - Comunicação CeMEAI
Mais informações
Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609
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Simulação de Dinâmica Molecular (Packmol)
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Pesquisadores
Ernesto Birgin, José Mario Martinez Perez, Leandro Martinez.PACKMOL is a free software for building initial configurations for Molecular Dynamics. This software combines optimization tools with physical-chemical insight and is the result of a partnership of the AOG with Prof. Leandro Martínez, from the Institute of Chemistry - Unicamp, who is in charge of its maintenance. The main paper that describes Packmol has 355 citations in Webofscience (Core Collection). Packmol has been downloaded 11547 times from 6932 different users.
Packmol creates an initial point for molecular dynamics simulations by packing molecules in defined regions of space. The packing guarantees that short range repulsive interactions do not disrupt the simulations.
The great variety of types of spatial constraints that can be attributed to the molecules, or atoms within the molecules, makes it easy to create ordered systems, such as lamellar, spherical or tubular lipid layers.
The user must provide only the coordinates of one molecule of each type, the number of molecules of each type and the spatial constraints that each type of molecule must satisfy.
The package is compatible with input files of PDB, TINKER, XYZ and MOLDY formats.
http://www.ime.unicamp.br/~martinez/packmol/Publicações
L Martinez, R Andrade, E G Birgin and J M Martinez. PACKMOL: A package for building initial configurations for molecular dynamics simulations. Journal of Computational Chemistry 30(13):2157–2164, 2009.
URL, DOIJose Mario Martinez and Leandro Martinez. Packing optimization for automated generation of complex system's initial configurations for molecular dynamics and docking. Journal of Computational Chemistry 24(7):819–825, 2003.
URL, DOI
Software livre traz novidades nas simulações de dinâmica molecular
Packmol foi desenvolvido por pesquisadores do CeMEAI
Um programa desenvolvido por pesquisadores do CEPID - CeMEAI e do eScience trouxe novidades na área de simulações de dinâmica molecular. Entenda como o Packmol funciona: http://goo.gl/ItVxL0
Publicado por CEPID - CeMEAI em Quarta, 9 de dezembro de 2015
Um programa de computador desenvolvido por pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) e do Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais (CCES) criou novas perspectivas para a área das simulações de dinâmica molecular. Desde 2005, o Packmol facilita a vida de quem precisa simular o comportamento de moléculas em ambientes complexos.
“As simulações servem para entender como as moléculas funcionam, com resolução atômica. É como se déssemos um zoom em qualquer objeto: vemos todas essas moléculas, átomo por átomo, e entendemos quais são suas propriedades”, conta o professor Leandro Martínez, do Instituto de Química da Unicamp.
Leandro desenvolveu o Packmol ao lado de seu pai, José Mario Martínez, que é professor do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (IMECC), também da Unicamp, e de Ernesto Birgin, do Instituto de Matemática e Estatística (IME) da USP em São Paulo. José Mario e Ernesto, que são pesquisadores do CeMEAI, foram responsáveis pelos métodos matemáticos do programa, cuja grande inovação é a facilidade de dispor as moléculas para dar início a simulações de sistemas complicados.
“Estamos acostumados a ouvir que é possível prever a trajetória de planetas ao longo do tempo se soubermos a posição inicial dos planetas e como eles interagem entre si. O que a gente faz numa simulação de dinâmica molecular é exatamente a mesma coisa. Precisamos saber as posições iniciais das moléculas e como elas se comportam, e o Packmol cria a posição espacial de todos os átomos no espaço”, esclarece Leandro.
“Basicamente, para isso, resolvemos problemas de empacotamento. Antes do Packmol, o início das simulações de dinâmica molecular era feito manualmente. O pesquisador ficava na frente do computador colocando as moléculas e tentando satisfazer uma série de restrições. O Packmol automatizou essa tarefa”, resume Ernesto.
Para desenvolver os modelos matemáticos, Leandro, José Mario e Ernesto encararam o problema físico-químico, que envolve as moléculas, como um problema de empacotamento. Empacotar é um problema de otimização, a área de especialidade de José Mario e Ernesto na matemática.
“Você empacota quando faz as malas para uma viagem, porque você coloca objetos dentro da mala de uma maneira que eles caibam. Se você empacota mal, os objetos não cabem”, explica José Mario.
O programa é resultado da integração entre as áreas da matemática, representada por José Mario e Ernesto, e da físico-química, na qual trabalha Leandro, que também é pesquisador do CCES. “Essas colaborações que a gente tem com a matemática são importantes, porque correlacionam o nosso trabalho, que é de bioquímica computacional, com a parte de otimização, de matemática, que está relacionada ao CeMEAI”, relata Leandro.
Os artigos científicos referentes ao Packmol têm recebido muitas citações. O primeiro deles, de 2003, tem em torno de 150. O mais divulgado, de 2009, foi citado cerca de 500 vezes.
O Packmol é distribuído na forma de software livre e, nos dez anos de existência, já foi baixado cerca de 14 mil vezes por pesquisadores de mais de 100 países. O download é grátis e pode ser feito no site do programa.
Sobre o CeMEAI
O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.
As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas 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 CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).
Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI
Mais informações
Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609
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Novo livro da série Mathematics for Industry deve ser publicado ainda este ano
O exemplar reúne trabalhos do fórum Math For Industry 2014, que contou com a participação de pesquisador do CeMEAI
Está previsto para ser publicado no fim deste ano o livro (Proceedings of the Forum of Mathematics for Industry 2014 – Editora Springer) com artigos de pesquisadores do mundo todo apresentados no Math for Industry (Matemática para a Indústria). O fórum reúne pesquisadores anualmente no Japão e discute uma nova área de pesquisa relacionada à Matemática que possa servir de fundamento para o desenvolvimento de novas tecnologias. O pesquisador do CeMEAI, Ernesto Birgin, esteve no evento a convite do professor Masato Wakayama, do Instituto de Matemática para a Indústria da Universidade de Kyushu, que organizou o fórum. Birgin foi o único pesquisador do Brasil a dar uma palestra. Falou sobre trabalhos desenvolvidos por ele e pelo Prof. José Mario Martínez em conjunto com pesquisadores do Instituto de Matemática e Estatística da USP, em São Paulo, e do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica da Unicamp, em Campinas.
A palestra foi baseada no artigo Applications of nonlinear programming to packing problems e abordou avanços recentes na aplicação de técnicas de otimização em problemas de empacotamento. “Esse tipo de problema é muito antigo e problemas de empacotamento de esferas remontam ao século XVII, em que Keppler (Johannes Kepler, matemático e astrônomo alemão) formulou a sua hipótese. Sir Walter Raleigh era um escritor, poeta, soldado, político e explorador (dentre outras cosias) que, interessado no transporte de balas de canhão, fez uma pergunta simples ao seu assistente e matemático Thomas Harriot: como calcular a quantidade de unidades numa montanha de balas de canhão? Tendo resolvido a questão facilmente, Thomas Harriot formulou uma pergunta mais geral: como dispor as balas de forma a ocupar a menor quantidade possível de espaço? E escreveu sobre isto para seu colega Johannes Kepler. Em 1611, Kepler presumiu que a melhor forma é igual à que você vê hoje, quando vai comprar laranjas no supermercado. "Aproximadamente quatrocentos anos depois foi provado que essa é uma forma ótima de preencher o espaço com esferas, mas variantes da prova são ainda objeto de pesquisa intensa”, explica Ernesto.
O trabalho apresentado no Japão resume os trabalhos relacionados a problemas de empacotamento desenvolvidos nos últimos 10 anos pelos pesquisadores do grupo. “O nosso grupo desenvolve modelos matemáticos para diferentes tipos de problemas de empacotamento. São modelos de otimização contínua com certas propriedades e que podem ser resolvidos com técnicas de programação não linear. "Nosso grupo é especialista no desenvolvimento de métodos de otimização e tanto os modelos como os métodos podem ser aplicados a problemas do dia a dia”, diz ele.
Uma das principais aplicações do grupo, em conjunto com o Prof. Leandro Martínez do Instituto de Química da Unicamp, resultou no desenvolvimento de um software livre, que já tem mais de 10 mil downloads de todas as partes do mundo – o que é um número surpreendente para a área segundo o pesquisador. “É o Packmol, cujo nome vem de empacotamento de moléculas. O software serve para determinar configurações iniciais para simulações de dinâmica molecular. Este tipo de simulações é utilizado por químicos para, por exemplo, determinar propriedades de medicamentos”, completa o pesquisador.
Em breve, o livro será disponibilizado também em versão online.
Acesse o artigo completo do pesquisador!
Visite o site do Packmol e baixe o software!
Sobre o CeMEAI
O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.
As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Avaliação de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.
Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).
Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI
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Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609
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