O Que as Ramificações nos Contam Sobre a Evolução?

O Que as Ramificações nos Contam Sobre a Evolução?

Num recente artigo publicado na BioSystems, Miguel Panão, professor da Universidade de Coimbra e investigador da ADAI, apresenta uma investigação que une duas áreas fascinantes — a teoria da informação e o design construtal — numa emergente: a engenharia infodinâmica. O estudo, intitulado "Sobre a Infodinâmica das Ramificações no Design Construtal", propõe uma nova forma de compreender a complexidade dos sistemas ramificados, seja na engenharia, na biologia ou até na própria evolução tecnológica.

Revolução Conceptual: Informatura e Infotropia

Através deste estudo, somos introduzidos a dois conceitos inovadores: informatura, uma medida da quantidade de informação em sistemas físicos, e infotropia, que traduz o grau de transformação dessa informação dentro de um contexto específico. Estas novas métricas permitem analisar o comportamento de sistemas ramificados, como veias de folhas ou redes de escoamento, sob uma perspetiva inédita.

Como o autor defende, a relevância desta perspectiva sobre a evolução de sistemas físicos não se limita a maximizar eficiência energética ou minimizar resistência: ela é também um processo dependente da diversidade e da complexidade informacional.

Entre Simetria e Assimetria

O trabalho revela que, enquanto ramificações simétricas (como bifurcações) inicialmente promovem diversidade informacional, há um ponto de "retornos diminutos" a partir do qual mais ramificações deixam de adicionar valor. Por outro lado, a aplicação dos conceitos infodinâmicos a ramificações assimétricas revelam que a estruturas mais complexas do ponto de vista a diversidade inerente à quantidade de informação que contêm são semelhantes às que encontramos nas árvores ou folhas por serem mais eficazes na adaptação a escalas e contextos diferentes.

Este padrão é consistente com um princípio universal que Miguel Panão resume como: "Poucos grandes e muitos pequenos... mas não em demasia".

Repensar o Design de Sistemas

O estudo vai além da biologia e entra no campo da engenharia, explorando o conceito de Esbelteza Escalável pelo Desempenho, desenvolvido no âmbito do Doutoramento do seu orientando Miguel Clemente, que combina o desempenho termofluídico e a geometria do sistema. Este indicador permite quantificar como os sistemas evoluem para maximizar a transferência de energia com o mínimo de perdas. E mais: aponta para a tendência de sistemas em escalas menores (como microcanais) de adotarem ramificações mais densas, imitando a vascularização natural.

Aprender com a Natureza

No mundo natural, padrões de ramificação como os analisados neste estudo são encontrados em tudo, desde o crescimento das árvores até à rede de rios. O que Miguel Panão demonstra é a ligação entre a natureza informacional dos sistemas e a nossa capacidade de prever quais serão mais eficientes, sustentáveis e adaptáveis.

Mas o que distingue esta investigação é a sua implicação filosófica: a evolução não é um processo de alcançar a perfeição através de pontos ótimos, mas sim de estimular a diversidade em torno de pontos de referência. A forma de conhecer essa diversidade é infodinâmica e a forma como afecta o desenho dos sistemas é construtal. Uma ideia que desafia as abordagens tradicionais de design, focadas em otimização estática, a colocar a diversidade informacional no centro da inovação.

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Este estudo, mais do que um avanço técnico, é um convite a repensar a forma como projetamos sistemas no século XXI. Sejam redes de escoamento, circuitos energéticos ou mesmo infraestruturas urbanas, a mensagem é clara: existe um elemento infodinâmico presente há muito na natureza que se revela essencial para uma visão da sustentabilidade nesta sociedade da informação.

Link para o artigo "On the infodynamics of ramifications in Constructal design": https://doi.org/10.1016/j.biosystems.2024.105388