Un nou sistema interdisciplinari de predicció i anàlisi de la pandèmia i un projecte per resoldre un dels reptes matemàtics del mil·leni, premiats per la Fundació BBVA
D'esquerra a dreta, Enric Álvarez, Aida Perramon, Sergio Alonso, Clara Prats i Daniel López-Codina, del grup de recerca BIOCOM-UPC. Imatge: Miquel González / shooting
D'esquerra a dreta, els investigadors Pau Mir, Robert Cardona, Eva Miranda i Angel González-Prieto, als jardins del Rectorat de la UPC. Imatge: Miquel González / shooting
Francisco Torres de Lizaur, de la Universidad de Sevilla, i Daniel Peralta-Salas, de l'ICMAT-CSIC, completen l'equip del projecte liderat per Eva Miranda
Les investigadores de la UPC Clara Prats, del Departament de Física, i Eva Miranda, del Departament de Matemàtiques, lideren dos projectes de recerca que han estat premiats en la convocatòria d’ajuts de la Fundació BBVA: per desenvolupar un sistema de vigilància epidemiològica i per avançar en el coneixement de la complexitat de la dinàmica de fluids, un dels problemes matemàtics del mil·lenni.
19/07/2022
La pandèmia per COVID-19 ha entrat en un nou context a Europa. Amb l'elevada cobertura de vacunació, que millora la protecció de la població més vulnerable, i la irrupció de la variant Omicron, més transmissible i menys greu, les agències de salut pública estan posant a punt un nou paradigma de vigilància epidemiològica. Així, s’està passant d'una cerca i diagnòstic cas a cas a un sistema sentinella basat en nous indicadors. Aquest canvi afecta, per tant, les estratègies de modelització que s'han utilitzat fins ara per donar suport al seguiment i al control de la pandèmia. “Cal adaptar els models emprats per a les prediccions i per a l’anàlisi d’escenaris al nou sistema de vigilància”, explica Clara Prats, investigadora del Departament de Física de la UPC, professora de l'Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona (EEABB) i coordinadora del grup de recerca en Biologia Computacional i Sistemes Complexos (BIOCOM-UPC). Prats està al capdavant del projecte ‘Modelització epidemiològica del SARS-CoV-2 en un context de vigilància postpandèmia: una plataforma oberta per a escenaris a mitjà termini i prediccions a curt termini (EMoSP)’, que ha rebut un dels ajuts de la Fundació BBVA a projectes de recerca científica.
“En aquest projecte volem desenvolupar una plataforma de modelització oberta per realitzar anàlisis d'escenaris de casos, visites d'atenció primària, hospitalitzacions i UCI per a períodes d’un a tres mesos, així com prediccions a curt termini a partir de la informació proporcionada pel nou sistema de vigilància”, detalla la investigadora. En concret, es farà una anàlisi retrospectiva de les dades disponibles per identificar aquelles que es puguin usar com a indicadors inespecífics de la progressió de l'epidèmia, així com una anàlisi prospectiva dels nous conjunts de dades de vigilància. També s’integraran les dades de seqüenciació i es realitzaran anàlisis de gravetat quan apareguin noves variants de preocupació, amb l'objectiu d'obtenir informació fiable per elaborar escenaris a mitjà termini. Inicialment, la plataforma es desplegarà amb dades de Catalunya, amb la finalitat de construir una eina accessible que pugui ser utilitzada per altres regions i països.
Aquest projecte s’aborda des d’un equip interdisciplinari i multicèntric, amb la participació dels investigadors Sergio Alonso, Enric Álvarez, Daniel López-Codina i Aida Perramon, del grup de recerca BIOCOM-UPC, dels hospitals universitaris Vall d'Hebron, Bellvitge i Germans Trias i Pujol, de l’Agència de Salut Pública de Catalunya i del Sistema d’Informació dels Serveis d’Atenció Primària de l’Institut Català de la Salut.
Resolent un dels reptes matemàtics del mil·lenni
El projecte ‘Computational, dynamical and geometrical complexity in fluid dynamics (COMPLEXFLUIDS)’, liderat per Eva Miranda, catedràtica del Departament de Matemàtiques de la UPC, parteix del repte de resoldre un dels problemes del mil·lenni plantejats per la Fundació Clay, premiats amb un milió de dòlars a qui els resolgui: el que fa referència a les equacions de Navier-Stokes, un conjunt d'equacions que descriuen el moviment dels líquids i dels gasos, formulades el segle XIX i de les que no es coneixen totes les implicacions. “Les equacions que millor descriuen el comportament d'aquests fluids tenen una llacuna important: encara no se sap si prediuen comportaments molt bruscs que no es donen a la natura, coneguts com a blow-ups (explosions). Si fos així, voldria dir que els models que s'utilitzen actualment per a descriure el comportament dels fluids no són realistes”, explica la investigadora. Demostrar que les equacions de Navier-Stokes “exploten” significaria “que els models matemàtics que s’usen, per exemple, per predir el temps que farà demà o l’evolució de l’erupció d’un volcà, no són prou acurats”, afegeix.
L’equip investigador vol avançar en el coneixement de la complexitat dels fluids partir d’un enfocament desenvolupat en estudis anteriors, en què, per exemple, van construir una màquina d’aigua que els va permetre demostrar que certs fenòmens de la hidrodinàmica són indecidibles i que, per tant, era impossible predir on apareixerien els 29.000 aneguets de goma que van caure d'un vaixell de càrrega durant una tempesta i es van perdre en l'oceà al 1992.
“Aquesta recerca ens ha portat a un laberint on s'entrellacen aspectes teòrics de la geometria i la topologia, la dinàmica de fluids, els fonaments matemàtics de la informàtica i la dinàmica simbòlica”, explica Miranda. Ara, l’objectiu del projecte COMPLEXFLUIDS és “copsar connexions de la dinàmica de fluids amb la teoria de la computació i diverses àrees de les matemàtiques pures que ens ajudin a trobar models més fiables per als fluids”, afegeix la investigadora.
El projecte preveu organitzar un workshop sobre les interaccions entre dinàmica de fluids i teoria de la computació, un col·loqui sobre els límits de la teoria de la computació i una taula rodona sobre problemes oberts en matemàtiques i impacte social. També es reforçarà l’equip de recerca, amb la incorporació de personal investigador postdoctoral i la convocatòria de diverses beques d'iniciació a la recerca.
Eva Miranda és professora de la Facultat de Matemàtiques i Estadística (FME) i de l’Escola Politècnica Superior d’Edificació de Barcelona (EPSEB) i forma part de l'Institut de Matemàtiques de la UPC-BarcelonaTech (IMTech). Està al capdavant del grup de recerca en Geometria de Varietats i Aplicacions (GEOMVAP) i és membre del Centre de Recerca Matemàtica (CRM). Miranda ha rebut, recentment, un dels premis Bessel de la Fundació Humbolt i ha estat distingida amb dos ICREA Acadèmia.
Completen l’equip l’investigador Daniel Peralta-Salas, director del grup de Geometria Diferencial de l'Institut de Ciències Matemàtiques del Consell Superior d'Investigacions Científiques (ICMAT-CSIC) i expert internacional en l'estudi de la geometria i dinàmica de fluids; el professor Angel González-Prieto, de la Universitat Complutense de Madrid i investigador de l’ICMAT; els investigadors postdoctorals Robert Cardona, de la Universtat Strasbourg (França), i Francisco Torres de Lizaur, de la Universitat de Sevilla.
