Un nuevo sistema interdisciplinario de predicción y análisis de la pandemia y un proyecto para comprender la complejidad de la dinámica de fluidos, premiados por la Fundación BBVA

Las investigadoras Clara Prats y Eva Miranda, premiadas por la Fundación BBVA
+
Descargar

Las investigadoras Clara Prats y Eva Miranda, premiadas por la Fundación BBVA

Las investigadoras de la UPC Clara Prats, del Departamento de Física, y Eva Miranda, del Departamento de Matemáticas, lideran dos proyectos de investigación que han sido premiados en la convocatoria de ayudas de la Fundación BBVA: para desarrollar un sistema de vigilancia epidemiológica y para avanzar en el conocimiento de la complejidad de la dinámica de fluidos, uno de los problemas matemáticos del milenio.

21/07/2022

La pandemia por COVID-19 ha entrado en un nuevo contexto en Europa. Con la elevada cobertura de vacunación, que mejora la protección de la población más vulnerable, y la irrupción de la variante Omicron, más transmisible y menos grave, las agencias de salud pública están poniendo a punto un nuevo paradigma de vigilancia epidemiológica. Así, se está pasando de una búsqueda y diagnóstico caso a caso a un sistema centinela basado en nuevos indicadores. Este cambio afecta, por tanto, a las estrategias de modelización que se han utilizado hasta ahora para apoyar el seguimiento y el control de la pandemia. "Hay que adaptar los modelos empleados para las predicciones y para el análisis de escenarios al nuevo sistema de vigilancia", explica Clara Prats, investigadora del Departamento de Física de la UPC, profesora de la Escuela de Ingeniería Agroalimentaria y de Biosistemas de Barcelona (EEABB) y coordinadora del grupo de investigación en Biología Computacional y Sistemas Complejos (BIOCOM-UPC). Prats está al frente del proyecto 'Modelización epidemiológica del SARS-CoV-2 en un contexto de vigilancia pospandemia: una plataforma abierta para escenarios a medio plazo y predicciones a corto plazo (EMoSP)', que ha recibido una de las ayudas de la Fundación BBVA a proyectos de investigación científica.

“En este proyecto queremos desarrollar una plataforma de modelización abierta para realizar análisis de escenarios de casos, visitas de atención primaria, hospitalizaciones y UCI para períodos de uno a tres meses, así como predicciones a corto plazo a partir de la información proporcionada por el nuevo sistema de vigilancia”, detalla la investigadora. En concreto, se realizará un análisis retrospectivo de los datos disponibles para identificar aquellos que se puedan usar como indicadores inespecíficos de la progresión de la epidemia, así como un análisis prospectivo de los nuevos conjuntos de datos de vigilancia. También se integrarán los datos de secuenciación y se realizarán análisis de gravedad cuando aparezcan nuevas variantes de preocupación, con el objetivo de obtener información fiable para elaborar escenarios a medio plazo. Inicialmente, la plataforma se desplegará con datos de Cataluña, con el fin de construir una herramienta accesible que pueda ser utilizada por otras regiones y países.

Este proyecto se aborda desde un equipo interdisciplinario y multicéntrico, con la participación de los investigadores Sergio Alonso, Enric Álvarez, Daniel López-Codina y Aida Perramon, del grupo de investigación BIOCOM-UPC, de los hospitales universitarios Vall d'Hebron, Bellvitge y Germans Trias i Pujol, de la Agencia de Salud Pública de Cataluña y del Sistema de Información de los Servicios de Atención Primaria del Instituto Catalán de la Salud.

Resolviendo uno de los retos matemáticos del milenio
El proyecto 'Computational, dynamical and geometrical complexity in fluid dynamics (COMPLEXFLUIDS)', liderado por Eva Miranda, catedrática del Departamento de Matemáticas de la UPC, parte del reto de resolver uno de los problemas del milenio planteados por la Fundación Clay, premiados con un millón de dólares a quienes los resuelva: lo que hace referencia a las ecuaciones de Navier-Stokes, un conjunto de ecuaciones que describen el movimiento de los líquidos y de los gases, formuladas en el siglo XIX y de las que no se conocen todas las implicaciones. “Las ecuaciones que mejor describen el comportamiento de estos fluidos tienen una laguna importante: todavía no se sabe si predicen comportamientos muy bruscos que no se dan en la naturaleza, conocidos como blow-ups (explosiones). Si así fuera, quisiera decir que los modelos que se utilizan actualmente para describir el comportamiento de los fluidos no son realistas”, explica la investigadora. Demostrar que las ecuaciones de Navier-Stokes "explotan" significaría "que los modelos matemáticos que se usan, por ejemplo, para predecir el tiempo que hará mañana o la evolución de la erupción de un volcán, no son suficientemente cuidadosos", añade.

El equipo investigador quiere avanzar en el conocimiento de la complejidad de los fluidos a partir de un enfoque desarrollado en estudios anteriores, en el que, por ejemplo, construyeron una máquina de agua que les permitió demostrar que ciertos fenómenos de la hidrodinámica son indecidibles y que, por tanto, era imposible predecir dónde aparecerían los 29.000 patitos de goma que cayeron de un carguero durante una tormenta y se perdieron en el océano en 1992.

"Esta investigación nos ha llevado a un laberinto donde se entrelazan aspectos teóricos de la geometría y la topología, la dinámica de fluidos, los fundamentos matemáticos de la informática y la dinámica simbólica", explica Miranda. Ahora, el objetivo del proyecto COMPLEXFLUIDS es "captar conexiones de la dinámica de fluidos con la teoría de la computación y diversas áreas de las matemáticas puras que nos ayuden a encontrar modelos más fiables para los fluidos", añade la investigadora.

El proyecto prevé organizar un workshop sobre las interacciones entre dinámica de fluidos y teoría de la computación, un coloquio sobre los límites de la teoría de la computación y una mesa redonda sobre problemas abiertos en matemáticas e impacto social. También se reforzará el equipo de investigación, con la incorporación de personal investigador postdoctoral y la convocatoria de diversas becas de iniciación a la investigación.

Eva Miranda es profesora de la Facultad de Matemáticas y Estadística (FME) y de la Escuela Politécnica Superior de Edificación de Barcelona (EPSEB) y forma parte del Instituto de Matemáticas de la UPC-BarcelonaTech (IMTech). Está al frente del grupo de investigación en Geometría de Variedades y Aplicaciones (GEOMVAP) y es miembro del Centro de Investigación Matemática (CRM). Miranda ha recibido recientemente uno de los premios Bessel de la Fundación Humbolt y ha sido distinguida con dos ICREA Academia.

Completan el equipo el investigador Daniel Peralta-Salas, director del grupo de Geometría Diferencial del Instituto de Ciencias Matemáticas del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICMAT-CSIC) y experto internacional en el estudio de la geometría y dinámica de fluidos; el profesor Ángel González-Prieto, de la Universidad Complutense de Madrid e investigador del ICMAT; y los investigadores postdoctorales Robert Cardona, de la Universidad Strasbourg (Francia), y Francisco Torres de Lizaur, de la Universidad de Sevilla.