II Série | Número 134 | 3
Março / Abril 2013

a engenharia portuguesa em revista

Diretor Carlos Matias Ramos | Diretor-adjunto José Manuel Pereira Vieira

Engenharia
de Sistemas

PRIMEIRO PLANO

p.6

PRIMEIRO PLANO

p.10

ENTREVISTA

p.40

Luís Valadares Tavares
Membros eleitos
assumem destino da Ordem
para os próximos três anos

4.º Congresso Ibero-americano
de Engenharia Civil
Engenheiros aprofundam
conhecimento das competências

Professor Catedrático de Investigação
Operacional e Engenharia de Sistemas do IST, UTL

"A Engenharia portuguesa deve contribuir
para o estabelecimento de uma nova estratégia
de desenvolvimento"

TEMA DE CAPA
Sistemas de Bioengenharia
Eugénio Campos Ferreira
Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Biológica da Universidade do Minho, Responsável pelo Grupo de Investigação
em Engenharia de Sistemas e Bioprocessos (http://BioPSEg.ceb.uminho.pt) e pelo Programa Doutoral em Sistemas de Bioengenharia
Presidente do Conselho Nacional do Colégio de Engenharia Química e Biológica da Ordem dos Engenheiros (2010-2013)

A

prática habitual na procura de soluções em Ciência e Tecnologia passa por estudar aspetos individuais de problemas
maiores, isolando partes cada vez menores de um todo. Os
pensadores de sistemas procuram ampliar a visão das pequenas
partes para um quadro de maior dimensão, analisando esse quadro
como um sistema e explorar as interações dentro desse sistema.
A visão sistémica permite lidar com a crescente complexidade e
incerteza de sistemas complexos em rápida evolução tecnológica.
A designação "Sistemas de Engenharia" corresponde a uma área
emergente e interdisciplinar que lida com sistemas, problemas e
processos que se caracterizam por um alto grau de complexidade
técnica e social, numa perspetiva de solução holística integrada
com ferramentas (estratégias, procedimentos e técnicas) de várias
disciplinas de Engenharia, podendo ainda incluir dimensões de outras ciências (exatas, económicas e sociais). Exemplos destes sistemas incluem infraestruturas críticas tais como redes informáticas
e elétricas, redes de transporte, sistemas de saúde e cadeias globais
de abastecimento de produção.
A Bioengenharia de Sistemas agrega ferramentas e abordagens de
Sistemas de Engenharia para aplicação a processos e sistemas de
Bioengenharia e Biotecnologia. Exemplos de aplicação de visão holística e sistémica em Bioengenharia de Sistemas vão desde a seleção e melhoramento de estirpes de micro-organismos industriais,
a problemas médicos e hospitalares, abrangendo uma análise multiescala (espacial e temporal), desde a nano/micro escala dos com36 INGENIUM MARÇO / ABRIL 2013

ponentes moleculares celulares, até à escala macro/meso dos sistemas de produção biotecnológica e redes de cuidados de saúde.
De entre as disciplinas da moderna Bioengenharia de Sistemas
destaca-se a "Biologia de Sistemas". Esta disciplina emergente estuda os componentes e as interações dos organismos, procurando
compreender a sua organização e prever o seu comportamento,
utilizando ferramentas informáticas na análise da estrutura, da dinâmica e do controlo das redes complexas de subsistemas celulares (tais como as redes de metabolitos e enzimas que integram
o metabolismo, vias de transdução de sinal e redes reguladoras de
genes).
A Biologia de Sistemas é utilizadora de ferramentas de modelação
matemática e análise de dados de larga escala obtidos pelas modernas técnicas "ómicas" de alto rendimento (genómica, proteómica,
metabolómica, transcriptómica, fluxómica,...). As abordagens de
Biologia de Sistemas, combinadas com várias ferramentas e algoritmos de Bioinformática e Biologia Computacional, permitem acelerar o desenvolvimento de processos biotecnológicos industriais,
possibilitam por exemplo a identificação de alvos genéticos para
melhorar a produtividade e o rendimento dos processos biológicos.
A área de Sistemas de Bioengenharia é uma das quatro áreas foco
do Programa MIT-Portugal (www.mitportugal.org), no âmbito das
parcerias internacionais, agrupando universidades portuguesas e
instituições líderes a nível mundial (no caso concreto o MIT ­ Massachusetts Institute of Technology) no domínio da investigação

Engenharia de Sistemas
científica, que o Governo português iniciou em 2007, numa perspetiva de desenvolvimento económico e societal através de programas de investigação e ensino de qualidade na área de Sistemas
de Engenharia. O programa compreende a promoção de projetos
de investigação avançada por financiamento de atividades de I&D
em consórcio entre centros de investigação nacionais, empresas e
o MIT, o investimento estratégico em capital humano através de
programas de doutoramento e estudos avançados (mestrados
executivos), a interação com a indústria através da constituição de

uma rede de empresas afiliadas e um importante vetor de inovação
e empreendedorismo de incentivo e promoção da criação de empresas de base tecnológica.
O programa de doutoramento em Bioengenharia de Sistemas está
configurado para treinar estudantes em inovação técnica em Bioengenharia para adquirir competências específicas em áreas tecnológicas na interceção entre as Ciências da Vida e a Engenharia.
Apresenta um forte pendor em determinadas áreas tecnológicas
emergentes de modo a complementar e melhorar o panorama da
Biotecnologia e Bioengenharia nacionais, formando assim a próxima geração de profissionais de topo capazes de liderar ou promover a criação de empresas ou prosseguir uma carreira de investigação. O curso de mestrado executivo partilha o plano curricular
da parte letiva (1.º ano) do programa doutoral. Estes programas
educativos reúnem, de forma integrada, a inovação em Bioengenharia, o empreendedorismo e a liderança numa perspetiva de
desenvolvimento de abordagens sistémicas de problemas. Esta
oferta formativa compreende o ensino e a investigação nas áreas
de Biologia Computacional, Biologia de Sistemas e Biologia Sintética, Engenharia de Células e de Tecidos, Biomateriais e Nanobiotecnologias, Neurociências, Dispositivos e Tecnologias Médicas,
Desenvolvimento de Fármacos, Engenharia de Processos em Sistemas de Saúde, e Inovação, Gestão e Política em Biossistemas.
As aulas são lecionadas em inglês, com o envolvimento de um
consórcio de docentes e investigadores das Universidades do Minho,

Nova de Lisboa, Técnica de Lisboa e Coimbra e do MIT. As estruturas de investigação associadas ao Programa estão concentradas
em quatro Laboratórios Associados: Instituto de Biotecnologia e
Bioengenharia, com grupos da Universidade do Minho e Instituto
Superior Técnico; Centro de Neurociências e Biologia Celular da
Universidade de Coimbra; Laboratório Associado de Oeiras (Instituto
de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa,
IBET e Instituto Gulbenkian de Ciência); e REQUIMTE da Universidade Nova de Lisboa. Envolve ainda investigadores dos centros
INESC-ID/INESC-MN, IDMEC-IST, centros 3Bs e ALGORITMI da
Universidade do Minho e Fundação Champalimaud.
A promoção de projetos de investigação avançada em Sistemas de
Bioengenharia tem sido uma das iniciativas relevantes do Programa
MIT-Portugal. Seguem-se dois exemplos de projetos de investigação no âmbito deste programa:
·Investigação em Biologia de Sistemas e Biologia Sintética na
melhoria de fábricas celulares microbianas para produção de
aminoácidos por Biotecnologia Industrial. Foram desenvolvidos
modelos matemáticos dos processos metabólicos e regulatórios
da bactéria E. coli para previsão insilico de alvos moleculares de
alterações de genes com recurso a algoritmos de otimização.
Foram usadas abordagens de Biologia Sintética para implementação das estratégias preconizadas pelos estudos insilico para
programar ou melhorar a expressão genética. A investigação
combinou ferramentas de Biologia Computacional com técnicas
de Matemática Aplicada, Informática, Estatística, Inteligência Artificial, Bioquímica e Biologia Molecular e Engenharia Metabólica.
Mais detalhes em http://biopseg.ceb.uminho.pt/MIT-Project.
·Investigação em Medicina Regenerativa através da utilização de
células estaminais no tratamento de pacientes. Este trabalho
combina técnicas das Ciências Físicas e de Engenharia com as
Ciências Médicas e da Saúde à escala clínica no restauro in vivo
da estrutura e da função de tecidos e órgãos danificados e na
criação in vitro de órgãos artificiais e tecidos para implantes.
A investigação envolve aspetos relativos a Materiais Biológicos,
Processos e Dispositivos Médicos com Abordagens Multiescala.
Mais detalhes em http://berg.ist.utl.pt/scbl.
O Programa MIT-Portugal entrou recentemente numa nova fase,
após um período inicial de cinco anos, em resultado de uma avaliação independente realizada em 2012 pela Academia da Finlândia
a pedido do Governo português. Nesta segunda fase, seguindo as
recomendações da Academia da Finlândia, pretende-se uma maior
ênfase em projetos de investigação conjuntos entre universidades
e empresas, dirigidos à resolução de problemas concretos tendo
como objetivo principal o reforço da inovação e do empreendedorismo industrial. A área foco de Sistemas de Bioengenharia continuará a ser uma pertinente aposta deste Programa. ING

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