Ficha Unidade Curricular (FUC)

Informação Geral / General Information

Carga Horária / Course Load

Área científica / Scientific area

Informática Aplicada

Departamento / Department

Departamento de Ciências e Tecnologias da Informação

Ano letivo / Execution Year

2017/2018

Pré-requisitos / Pre-Requisites

Não há pré-requisitos para a disciplina de Tópicos Avançados em Ciências da Complexidade I.

Objetivos Gerais / Objectives

Os alunos desenvolverão competências relativas ao estudo dos sistemas complexos e às técnicas de modelação propostas pela matemática, física e biologia. Esta unidade curricular propõe a discussão do estado da arte nestes domínio relativo ao estudo dos sistemas complexos observados na natureza.

Objetivos de Aprendizagem e a sua compatibilidade com o método de ensino (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes) / Learning outcomes

Com esta unidade curricular os alunos ficarão aptos a: 1. utilizar os conceitos teóricos e as ferramentas da Matemática para o estudo dos sistemas complexos, de acordo com o estado da arte neste domínio; 2. utilizar os conceitos teóricos e as ferramentas da Teoria das Redes para o estudo dos sistemas complexos, de acordo com o estado da arte neste domínio; 3. utilizar os conceitos teóricos e as ferramentas da Física para o estudo dos sistemas complexos, de acordo com o estado da arte neste domínio; 4. utilizar os conceitos teóricos e as ferramentas da Biologia para o estudo dos sistemas complexos, de acordo com o estado da arte neste domínio. Estas competências permitirão o desenvolvimento de investigação interdisciplinar em domínios de estudo dos sistemas complexos observados na natureza.

Conteúdos Programáticos / Syllabus

1. Matemática: equações diferenciais; ordem vs. caos; não-linearidade e feedback; dinâmica linear e não-linear; determinismo vs. previsibilidade; o atractor de Rössler; o efeito borboleta; atractores estranhos; equações de Lorenz; diagramas de bifurcação; estructuras fractais; Cantor, Koch, Sierpinski, Mandelbrot. 2. Teoria das Redes: fundamentos; estruturas relacionais; simplices complexos; hipergrafos; conectividade poliedral; q-transmissão; matrizes de incidência; tempo de sistema e eventos de sistema; aplicações de hiper-redes. 3. Física: mecânica estatística; ordem, desordem, ponto de equilíbrio e geometria fractal; padrões e estruturas auto-organizadas; reação-difusão; padrões estacionários através do mecanismo de Turing; a lâmina de Ockham; pilhas de areia; percolação. 4. Biologia: auto-organização; sistemas biológicos evolucionários; feedback positivo e negativo; estigmergia; epidemiologia e propagação pandémica.

Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the curricular units content dovetails with the specified learning outcomes

A interligação entre os conteúdos programáticos e os objetivos de aprendizagem (OA) realiza-se da seguinte forma: 1. Matemática: OA1 2. Teoria das Redes: OA2 3. Física: OA3 4. Biologia: OA4

Avaliação / Assessment

Avaliação Continua: - Exercícios (90%) - Exercícios referentes às matérias apresentadas na aula. - Participação nas aulas (10%).

Metodologias de Ensino / Teaching methodologies

Aulas teórico-práticas em sala de aula (2 horas por semana). Nas aulas serão utilizadas as seguintes metodologias de aprendizagem (ME): 1. Expositivas, para apresentação da teoria e de exemplos; 2. Participativas, com análise e discussão de exemplos; 3. Ativas, com realização de exercícios; 4. Trabalho Autónomo: além da assiduidade às aulas espera-se do aluno trabalho autónomo para o estudo das matérias apresentadas na aula.

Demonstração da coerência das metodologias de ensino e avaliação com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the teaching and assessment methodologies are appropriate for the learning outcomes

As metodologias de ensino-aprendizagem visam o desenvolvimento das principais competências de aprendizagem dos alunos que permitam cumprir cada um dos objectivos de aprendizagem, pelo que, na grelha a seguir, se apresentam as principais interligações entre as metodologias de ensino-aprendizagem e os respectivos objectivos de aprendizagem (OA): 1. Aulas Expositivas: transversal a todos os OA 2. Aulas Participativas: transversal a todos os OA 3. Aulas Ativas: transversal a todos os OA 4. Trabalho Autónomo: transversal a todos os OA. O alinhamento entre cada instrumento de avaliação e os objectivos de aprendizagem é realizado da seguinte forma: - Exercícios: transversal a todos os OA.

Observações / Observations

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Bibliografia Principal / Main Bibliography

- Kunihiko Kaneko, "Life: An Introduction to Complex Systems Biology", Springer, 2010 - Gregoire Nicolis, PH.D., Catherine Nicolis, "Foundations of Complex Systems: Nonlinear Dynamics, Statistical Physics, Information and Prediction", World Scientific Publishing Company, 2007 - Terry R. J. Bossomaier, David G. Green, "Complex Systems", Cambridge University Press, 2000

Bibliografia Secundária / Secondary Bibliography

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Data da última atualização / Last Update Date

2024-02-16