Pesquisador busca construir cidades mais inteligentes usando teoria dos jogos e tecnologia

Seiran Heshami amplia seus estudos de sistemas de transporte para trazer uma abordagem holística ao planejamento urbano complexo

O interesse de um pesquisador da Escola de Engenharia Schulich em sistemas de transporte se transformou em uma paixão mais ampla pela criação de cidades e comunidades mais inteligentes.

Na última década, o Dr. Seiran Heshami, MSc'16, PhD'21, tem usado abordagens da teoria dos jogos cooperativos para ajudar a resolver grandes problemas de infraestrutura de transporte.

Reconhecendo os paralelos entre redes de transporte e sistemas urbanos complexos, Heshami diz que queria adotar uma abordagem mais holística para a construção de comunidades.

“Cheguei à conclusão de que os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas são chamados interconectados para soluções sistêmicas que sejam holísticas e integradas”, diz Heshami. “Por exemplo, lidar com a pobreza não é apenas sobre elevação econômica, mas também se conecta à educação, igualdade de gênero, água limpa e saneamento e crescimento econômico.”

Sua esperança é ajudar a redefinir o design, o planejamento e a operação de ambientes urbanos para tornar as cidades mais habitáveis, sustentáveis, equitativas e resilientes.

Gestão de infraestrutura através da teoria dos jogos

A abordagem de Heshami para cidades inteligentes foi construída sobre a base que ela criou com seu trabalho em gerenciamento de infraestrutura de transporte.

Depois de chegar à Universidade de Calgary em 2014 como aluna de mestrado antes de obter seu doutorado, sua pesquisa se concentrou primeiro em soluções mais equitativas para a gestão de rodovias.

“Ficar preso em um engarrafamento em uma rodovia é uma experiência diária frustrante para a maioria de nós”, diz Heshami. “Frequentemente, esses engarrafamentos ocorrem sem nenhum acidente ou fechamento de estradas, principalmente devido a um aumento na demanda em rampas (de entrada e saída) agindo como gargalos e veículos forçando seu caminho para a rodovia.”

Frequentemente, ela diz, as soluções melhoram as condições em um local, mas podem piorá-las mais adiante. É aqui que a teoria dos jogos entra em jogo.

“A teoria dos jogos é a modelagem matemática da interação estratégica entre jogadores racionais (e irracionais)”, diz Heshami. “Além do que chamamos de 'jogos' na linguagem comum – como xadrez, pôquer e futebol – ela inclui a modelagem de conflitos entre jogadores enquanto tenta atingir uma recompensa equilibrada para todos.”

A solução dela foi encontrada em “jogos” dinâmicos de barganha, onde os controladores de rampa conseguem “conversar” entre si e trocar informações para encontrar soluções que equilibrem a situação do tráfego em cada rampa.

Ela diz que a ideia de jogos cooperativos foi popularizada em filmes como Uma Mente Brilhanteum filme de 2001 sobre o matemático John Nash, ganhador do Nobel de economia cujos conceitos são agora considerados centrais para a teoria dos jogos e suas aplicações em várias ciências.

Foco no futuro

Ao se concentrar na infraestrutura de transporte, Heshami diz que começou a ver como suas abordagens poderiam ser usadas em um contexto muito maior.

Sua pesquisa de pós-doutorado se concentrou na “teoria dos jogos de coalizão” — um ramo da teoria dos jogos que se concentra em entender como grupos de jogadores podem trabalhar juntos para atingir objetivos comuns.

“Nesses jogos, os jogadores formam alianças porque acreditam que podem alcançar melhores resultados colaborando em vez de competir uns contra os outros”, diz Heshami. “A teoria examina como essas coalizões se formam, como os benefícios da cooperação são distribuídos entre os membros e quão estáveis ​​essas alianças são.”

Ela diz que os benefícios são inúmeros, incluindo distribuição equitativa de benefícios, cooperação aprimorada, flexibilidade na tomada de decisões e maior estabilidade e previsibilidade nos esforços cooperativos.

Começando como professora assistente em engenharia de sistemas sustentáveis, Heshami diz que se sente inspirada a ajudar a construir comunidades com sistemas urbanos inteligentes de alto desempenho e infraestrutura urbana mais equitativa e sustentável.

“Meu objetivo é expandir os limites da minha pesquisa em direção ao futuro das cidades inteligentes, integrando o social e o ambiental com os elementos tecnológicos e físicos”, ela diz. “Espero ver tudo isso reunido em todos os aspectos do design, desenvolvimento e operação de sistemas urbanos inteligentes.”