As 7 Maneiras Pelas Quais a Matemática Pode Salvar o Mundo Segundo os Cientistas

Da mudança climática à saúde, a matemática pode fornecer soluções para alguns dos problemas mais urgentes do mundo. Aprenda como a matemática pode fazer a diferença neste artigo instigante onde discutimos 7 destas maneiras.

Você sabia que a matemática pode ser a chave para resolver alguns dos problemas mais urgentes do mundo, desde as mudanças climáticas até a saúde pública? Neste artigo, vamos explorar como a matemática pode fazer a diferença e fornecer soluções para questões globais importantes.

A matemática costuma ser vista como um assunto abstrato e teórico, mas o fato irrefutável é que ela tem aplicações no mundo real que podem causar um impacto significativo em questões globais. Desde a previsão da propagação de doenças até o desenvolvimento de soluções de energia sustentável, a matemática desempenha um papel crucial na busca de soluções para alguns dos problemas mais prementes do mundo.

Números, álgebra e trigonometria podem salvar o planeta? Esta foi a pergunta feita aos especialistas durante um painel de discussão promovido pelo Grantham Institute e pelo CDT do Mathematics of Planet Earth. Os doutorandos do CDT Paula Rowińska e Tom Bendall relatam sete maneiras pelas quais os matemáticos já estão trabalhando para garantir o futuro do nosso planeta. Neste artigo, exploraremos as maneiras pelas quais a matemática pode ser usada para fazer a diferença e fornecer soluções para estas sete questões globais importantes.

O que é o CDT da Matemática do Planeta Terra?

A mudança climática representa um desafio urgente para a humanidade. Quantificar a incerteza na previsão do clima a longo prazo e estimar a força potencial de eventos meteorológicos extremos em face do aquecimento global são questões de pesquisa muito difíceis, com grandes impactos econômicos e sociais que só crescerão no futuro. Em resposta a este desafio, o Imperial College London e a University of Reading uniram forças para criar o EPSRC Centre for Doctoral Training (CDT) in the Mathematics of Planet Earth (MPE).

Os alunos do MPE CDT recebem treinamento de doutorado baseado em coorte nas técnicas matemáticas e computacionais necessárias para entender, prever e quantificar riscos e incertezas para climas extremos e mudanças climáticas. Em particular, estes alunos de doutorado receberão treinamento que abrange desde o domínio orientado a dados representado por estatísticas, até o domínio orientado a modelos representado por análise e mecânica.

O Papel da Matemática na Solução de 7 Problemas Globais

Da meteorologia à economia, muita pesquisa científica será necessária para melhorar nossa compreensão das mudanças climáticas, seus impactos e o que podemos fazer para nos preparar para eles. Raspe abaixo da superfície e você encontrará matemáticos fazendo sua parte para salvar o planeta de várias maneiras:

1. Projetando melhores previsões meteorológicas e modelos climáticos

Previsões meteorológicas precisas prevêem quando e onde podem ocorrer condições meteorológicas extremas, enquanto as projeções climáticas são fundamentais para identificar os padrões climáticos que mudam em uma escala de tempo mais longa. Nossa capacidade de prever o tempo e o clima avançou aos trancos e barrancos nas últimas décadas, graças à matemática. As previsões meteorológicas modernas dependem de computadores para resolver as equações complexas que simulam o comportamento da atmosfera – desde os processos globais que influenciam o fluxo da corrente de jato até as nuvens de chuva locais.

Os matemáticos têm um papel importante nesse processo, trabalhando com um conjunto de equações que descrevem a atmosfera, levando em consideração temperatura, pressão e umidade. Os Modelos de Circulação Global (GCMs) descrevem as interações entre os oceanos e a atmosfera para ver quais poderiam ser as condições médias nas próximas décadas.

2. Obtendo ‘retorno por investimento’ de supercomputadores

Os computadores usados ​​para modelar o tempo e o clima ficam mais poderosos a cada ano – mas o poder de processamento não é tudo. A matemática torna esses computadores muito mais eficazes, tanto por contribuir para melhorias tecnológicas em áreas como a computação quântica, quanto por repensar os algoritmos usados ​​em programas de computador. Por exemplo, uma nova pesquisa permite que o computador amplie automaticamente sua atenção em áreas onde o clima é particularmente interessante, como perto de tempestades.

A otimização do desempenho dos computadores também pode reduzir sua demanda de energia. Por exemplo, o supercomputador Cray do Met Office funciona com 2,7 MW de eletricidade , portanto, mesmo ganhos modestos de eficiência podem ter um impacto enorme em seu consumo geral de energia.

3. Tornar o Mundo Mais Sustentável e Igualitário

As fontes de energia renováveis ​​estão no cerne de um mundo de baixo carbono. Ao escolher locais ideais para parques eólicos ou solares e projetar os layouts mais eficazes para matrizes de turbinas eólicas e de marés, os matemáticos garantem que essas tecnologias colham o máximo de energia da maneira mais eficiente possível. Os matemáticos contribuem para pesquisas sobre oferta e demanda de energia que garantem que as redes incorporem proporções mais altas de fontes de energia dependentes do clima, como energia eólica ou solar, garantindo que as luzes permaneçam acesas nos próximos anos.

A matemática também desempenha um papel crucial na economia, principalmente na otimização de recursos e na redução do desperdício. Por exemplo, modelos matemáticos podem ser usados ​​para analisar oferta e demanda, prever tendências de mercado e desenvolver processos de produção eficientes. Essas informações podem ajudar empresas e governos a tomar decisões informadas sobre como alocar recursos e reduzir o desperdício. Ao usar a matemática para otimizar recursos e reduzir o desperdício, podemos criar um mundo mais sustentável e igualitário para todos.

4. Preparando-se para os Efeitos da Mudança Climática

A mudança climática é uma das questões globais mais prementes do nosso tempo, e a matemática pode desempenhar um papel crucial na compreensão e previsão de seus efeitos. Modelos matemáticos podem ser usados ​​para simular o clima da Terra e prever como ele mudará com o tempo. Esses modelos podem ajudar cientistas e líderes políticos a tomar decisões informadas sobre como mitigar os efeitos das mudanças climáticas e se adaptar a seus impactos. A matemática também pode ser usada para analisar dados sobre emissões de gases de efeito estufa e desenvolver estratégias para reduzi-los.

Segundo Paula Rowińska e Tom Bendall os da efeitos da mudança climática serão sentidos em muitos níveis, e o conhecimento é fundamental para proteger a saúde humana e os meios de subsistência à medida que nos adaptamos às novas circunstâncias. Os matemáticos usam sua compreensão de probabilidade e incerteza para aconselhar os formuladores de políticas sobre a probabilidade de ondas de calor, inundações ou outras mudanças nos padrões climáticos e ajudá-los a planejar adequadamente.

As empresas também precisam de informações detalhadas sobre como as mudanças climáticas podem afetá-las. A indústria de alimentos, por exemplo, é altamente dependente da agricultura e poderia usar o aviso prévio de uma seca iminente, por exemplo, para se preparar para rendimentos menores. Os matemáticos tentam prever quem pode estar em risco para que possam se preparar para o futuro.

Além disso, as simulações matemáticas são uma ferramenta valiosa para estimar as possíveis consequências de ações específicas, por meio da representação de diferentes cenários. Isso também pode ajudar os formuladores de políticas a escolher um curso de ação em detrimento de outros. Ao apresentar os números concretos, os matemáticos com consciência ambiental podem tentar influenciar a maneira como as empresas operam.

5. Entendendo o ‘big data’

A coleta de bilhões de dados em ambientes, de mantos de gelo a cidades, pode fornecer insights preciosos sobre os processos físicos do nosso planeta, o comportamento humano e tudo mais. Os cientistas do clima reconstroem a história da composição atmosférica do nosso planeta analisando as pequenas bolhas presas nos registros de gelo, a fim de antecipar o alcance das mudanças futuras. Mas sem os métodos estatísticos que os matemáticos trazem para analisar esses dados e avaliar sua confiabilidade, a informação tem menos valor.

6. Desenvolvimento de novas tecnologias

Novas tecnologias são fundamentais para um futuro de baixo carbono. A captura e armazenamento de carbono (CCS), por exemplo, poderia bloquear com segurança os gases de efeito estufa emitidos por usinas movidas a combustível fóssil e provavelmente desempenhará um papel fundamental na prevenção de níveis perigosos de aquecimento global. Modelos matemáticos detalhados tornam esta pesquisa possível usando métodos logísticos sofisticados, análise de rede, modelagem estatística e muitas outras ferramentas matemáticas.

Outro exemplo está no campo da saúde, onde a matemática é essencial. Ela pode ser usada para analisar dados sobre os resultados dos pacientes e desenvolver tratamentos mais eficazes. Modelos matemáticos podem ser usados ​​para simular a disseminação de doenças infecciosas e prever como diferentes intervenções afetarão a disseminação. Esta informação pode ajudar os profissionais de saúde a tomar decisões informadas sobre como prevenir e tratar doenças. Além disso, a matemática pode ser usada para desenvolver algoritmos para medicina personalizada, que adapta tratamentos para pacientes individuais com base em suas características únicas. No geral, a matemática desempenha um papel crítico na melhoria dos resultados da saúde e na salvação de vidas.

7. Tornar a matemática acessível a todos

Fundamentalmente, a matemática não pode salvar o planeta sozinha. Muitos dos desafios globais que enfrentamos são multidisciplinares: superá-los exige que matemáticos colaborem com cientistas e engenheiros em diferentes campos. E embora a ciência básica por trás da mudança climática seja bem compreendida, convencer o público em geral e os tomadores de decisão a tomar medidas para reduzir as emissões de carbono é um trabalho em andamento. Com sua firme compreensão de conceitos como incerteza e probabilidade, os matemáticos estão em uma posição única para comunicar a ciência, os dados e as previsões e garantir que essas informações sejam significativas para as pessoas que precisam delas.

Para que a matemática tenha um impacto real no destino do nosso planeta, os matemáticos precisam comunicar a importância de seu trabalho de forma clara e eficaz, sabendo quando trocar equações complicadas por narrativas persuasivas, imagens, jogos ou interação genuína. Abrir a matemática para o mundo entender pode ser a melhor maneira de resgatarmos nosso planeta.

Referências:

1. https://mpecdt.ac.uk/
2. https://paularowinska.wordpress.com/2016/07/10/seven-ways-maths-can-save-the-world/

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