O Rock Paper Scissor Biodiversity (RPS-BIO) é o site que reúne os trabalhos e projetos do grupo de pesquisa, de mesmo nome, coordenado pelo professor Josinaldo Menezes (ECT-UFRN). Os estudos do grupo tem como foco compreender as dinâmicas populacionais na biodiversidade, através de simulações estocásticas, em simuladores desenvolvidos por eles, 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.

A base para as simulações é o famoso jogo pedra-papel-tesoura, que dá nome ao site do grupo. 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.

Eles possuem seis projetos ou linhas de pesquisa e 14 artigos publicados em periódicos de grande relevância para a comunidade científica, sendo que 10 deles foram publicados em 2022.

Ordem: Enzo Rangel, Matheus Tenório, Josinaldo Menezes, Ramylla Barbalho e Sara Rodrigues. Foto: Camila Pinto

Junto ao professor Josinaldo estão os quatro bolsistas de iniciação científica: Matheus Tenório, 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.

Matheus Tenorio 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 o porquê 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”.

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 destes, apenas este ano, em revistas como Biosystems, Europhysics Letters, Journal of Physics: Complexity, entre outras.

A primeira publicação foi em abril com  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 Adaptive movement strategy may promote biodiversity in the rock-paper-scissors model foi publicado na Europhysics Letters. Setembro veio com a publicação de  Adaptive movement strategy in rock-paper-scissors models, na Chaos, Solitons & Fractals. Em novembro foram publicados três artigos: 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 na Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, com o título How local antipredator response unbalances the rock-paper-scissors model e Mobility unevenness in rock–paper–scissors models na Ecological Complexity.

Bolsista Ramylla Barbalho ao lado do professor Josinaldo Menezes. Foto: Camila Pinto

Embora a parte da escrita dos artigos seja feita por Josinaldo, 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 referente a epidemias. 

Ele 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. 

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”.

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 300 mil reais. É nesse supercomputador, que pode ser acessado remotamente, que o grupo realiza as simulações.  

Exemplo de simulação que aborda os movimentos adaptativos promovendo biodiversidade. Fonte: site do projeto

Contribuições

O grupo tem contribuído amplamente para a produção de conhecimento, por exemplo, do ponto de vista computacional. O código criado por eles para simulações é na linguagem C, mais rápida, visto que a grande maioria trabalha com Python, que é mais lento por ser mais amplo. 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 tem alto impacto ao explicar 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 ao que é visto na natureza. 

O ano de 2023 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 5 artigos submetidos. Os interessados em fazer parte do grupo podem entrar em contato com o professor Josinaldo Menezes pelo e-mail jmenezes@ect.ufrn.br.