Coppe UFRJ 50

1. Introdução

 

A demanda por soluções computacionais para problemas complexos de engenharia tem se expandido fortemente nos últimos anos. Novas tecnologias têm sido desenvolvidas a partir da evolução da computação de alto desempenho e ubiquidade de recursos computacionais. Neste cenário, uma formação sólida em computação é cada vez mais fundamental para o engenheiro moderno.

A Engenharia e Ciência Computacional (CSE) é um conjunto de conhecimentos, métodos e técnicas que envolvem o uso de recursos computacionais avançados para analisar problemas de relevância em engenharia, ciência e sociedade. A CSE permite o estudo de sistemas complexos e fenômenos naturais que seriam muito custosos, ou mesmo impossíveis por experimentação direta. 

Nos últimos anos, a CSE tem se tornado cada vez mais importante para a pesquisa básica e aplicada, na academia e na indústria, para novas descobertas, otimização de recursos, apoio a decisão e a formação de recursos humanos especializados. Apoiada por resultados teóricos e experimentais, a CSE utiliza artefatos computacionais para responder questões que nem a teoria e nem a experimentação podem resolver isoladamente. A CSE desenvolve algoritmos e sistemas de software específicos para engenheiros e cientistas que permeiam diferentes disciplinas e múltiplas escalas. No centro da revolução digital, a CSE é impulsionada pelos avanços recentes da computação de alto desempenho e pelo aumento exponencial da disponibilidade de dados e tem se firmado como uma forma de geração de novos conhecimentos e produção de inovação em todas as áreas de engenharia, ciência, tecnologia e sociedade.

 

2. Linhas de Pesquisa

 

Inteligência Computacional

Esta linha de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de novos algoritmos em aplicações do setor de óleo e gás natural, envolvendo a coleta, armazenamento, processamento em ambiente de alto desempenho e visualização de dados. Esta linha de pesquisa trata principalmente de modelos que podem ser úteis para a extração de conhecimento e explora algoritmos e sistemas inteligentes como processamento de linguagem natural e visão computacionais. Os projetos de pesquisa visam produzir resultados para a transformação digital no setor de óleo e gás.

 

Controle, Automação e Robótica

Esta linha de pesquisa tem como objetivo o estudo da estabilidade, convergência e robustez de sistemas não lineares de controle em aplicações para máquinas elétricas, robôs, veículos e processos industriais. Os projetos de pesquisa abordam o desenvolvimento de novos algoritmos para detecção e diagnóstico de falhas em processos industriais utilizando inteligência artificial e redes neuronais, controle avançado de sistemas robóticos, processos industriais, navegação e controle de robôs submarinos e terrestres; controle baseado em visão computacional, controle de contato e controle de força. As aplicações incluem sistemas de energia, problemas de fluxo de carga, estimação de estados, avaliação de desempenho de algoritmos paralelos, síncronos e assíncronos, combinados e genéticos para resolução de sistemas de equações de grande porte. 

 

Geofísica e Petrofísica Computacional

O objetivo desta linha de pesquisa é a melhoria da qualidade do imageamento sísmico abaixo dessas estruturas, utilizando técnicas avançadas de computação de alto desempenho (HPC) e busca por inovações na geofísica computacional aplicada ao imageamento sísmico. Os projetos de pesquisa envolvem o estudo de novas técnicas para a exploração de estruturas geológicas complexas, tais como camadas com alto grau de mergulho, com altos contrastes de impedância e grandes variações laterais de velocidade, que requerem técnicas que viabilizem o aumento da resolução espacial. Esta linha de pesquisa aborda técnicas modernas de modelagem numérica de escoamento em meios porosos que permitem que se possa simular o comportamento de reservatórios. Uma etapa crítica nesta modelagem é a determinação da geometria das fases e a avaliação das propriedades de cada fase. 

 

Engenharia Computacional

Esta linha de pesquisa tem por objetivo a agregação e processamento das grandes massas de dados obtidas em tempo real em diversos repositórios e/ou sensores plugados que captam informações estruturadas e não estruturadas continuamente em diversas aplicações do setor de óleo e gás. Esta linha de pesquisa também se caracteriza pelo desenvolvimento e implementação de simuladores via métodos discretos, como os métodos de elementos finitos, das diferenças finitas, dos elementos discretos, para a solução numérica de problemas de engenharia em geral e, mais especificamente, para o setor de petróleo e gás.

 

Confiabilidade, Integridade e Manutenção

Esta linha de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de métodos de quantificação de incertezas e confiabilidade em sistemas mecânicos; análise e projeto utilizando materiais inteligentes; integridade estrutural e de sistemas mecânicos: projeto e otimização; aplicação de inteligência computacional e digital twins na análise dinâmica de sistemas mecânicos e de estruturas.

 

Modelagem, Simulação, Controle e Otimização de Processos

Os objetivos desta linha de pesquisa estão concentrados em três eixos fundamentais: o desenvolvimento de digital twins baseados em modelos matemáticos e base de dados e interpretação analítica e numérica dos sistemas; o desenvolvimento e implementação numérica de esquemas de controle e otimização; a validação dos modelos matemáticos e testes das estratégias de controle e otimização em ambientes de laboratoriais e industriais.