Lab-IA Researcher Wins First Place in the Clóvis Caesar Gonzaga Master's Award
Felipe de Campos Pinto Sinnecker, a researcher at the Artificial Intelligence for Physics Laboratory (Lab-IA/CBPF), was awarded first place in the Clóvis Caesar Gonzaga Award for his master's thesis, "On a Geometric Graph-Covering Problem Related to Optimal Safety-Landing-Site Location."
View on InstagramO bolsista Felipe de Campos Pinto Sinnecker, integrante do Laboratório de Inteligência Artificial para a Física (Lab-IA/CBPF), foi o vencedor do Prêmio Clóvis Caesar Gonzaga, conquistando o 1º lugar com sua dissertação "On a geometric graph-covering problem related to optimal safety-landing-site location".
Concedido a trabalhos de destaque nas áreas de Matemática Aplicada e Computação, o prêmio reconhece dissertações de excelência que se destacam pela originalidade, pelo alto rigor matemático, pela qualidade metodológica e pelo potencial de impacto científico para a área.
A dissertação foi desenvolvida no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Computação da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), sob orientação da professora Márcia Helena Costa Fampa, em colaboração com os professores Jon Lee, da University of Michigan (Estados Unidos), e Claudia D'Ambrosio, da École Polytechnique (França).
Um novo problema de otimização com aplicações reais
O trabalho aborda um problema inédito de cobertura em grafos geométricos, motivado pela definição de Safety Landing Sites (SLS), locais seguros para pouso em redes de transporte aéreo urbano.
À medida que novas tecnologias de mobilidade aérea avançam, cresce também a necessidade de desenvolver ferramentas matemáticas capazes de apoiar decisões estratégicas relacionadas à segurança e ao planejamento dessas operações. Nesse contexto, a pesquisa propõe modelos que permitem selecionar, de forma otimizada, pontos de pouso capazes de atender critérios de cobertura espacial e eficiência operacional.
Embora inspirado em um desafio da mobilidade aérea, o problema estudado possui características que também podem ser aplicadas a diferentes áreas que envolvem localização ótima de instalações, cobertura de redes e planejamento logístico.
Novos modelos matemáticos e métodos computacionais
Para resolver o problema, Felipe desenvolveu duas formulações matemáticas.
A primeira considera um conjunto finito de locais candidatos e modela o problema por meio de programação linear binária, utilizando conceitos clássicos de cobertura de conjuntos.
A segunda amplia esse cenário ao considerar regiões convexas como possíveis locais de pouso, sendo formulada como um problema de programação inteira mista com restrições cônicas de segunda ordem, permitindo representar situações mais próximas de aplicações reais.
Além da modelagem, a pesquisa propôs uma nova técnica de fixação de variáveis inteiras, denominada strong fixing, fundamentada em conceitos de dualidade da otimização convexa.
Para validar a metodologia, também foi desenvolvido um pipeline completo para geração de instâncias de teste e realização de experimentos computacionais.
Resultados com potencial para aplicações futuras
Os experimentos mostraram que a técnica de strong fixing reduz significativamente o tamanho dos problemas inteiros quando comparada a métodos tradicionais, como o reduced-cost fixing.
Os resultados também demonstraram o potencial das formulações propostas para aplicações em problemas reais de cobertura geométrica, abrindo novas possibilidades para pesquisas em otimização, pesquisa operacional e inteligência computacional.
“Receber o Prêmio Clóvis Caesar Gonzaga é uma grande honra. Esse reconhecimento representa todo o esforço e dedicação investidos no desenvolvimento desta pesquisa. Sou muito grato aos professores que me orientaram e apoiaram ao longo dessa trajetória e ao Lab-IA, que oferece as condições necessárias para continuarmos desenvolvendo pesquisas de ponta.” - Felipe Sinnecker
Pesquisa interdisciplinar e colaboração internacional
O trabalho é resultado de uma colaboração entre pesquisadores da UFRJ, University of Michigan (EUA) e École Polytechnique (França), reunindo especialistas em otimização matemática, programação matemática e pesquisa operacional.
Essa integração entre diferentes grupos de pesquisa permitiu combinar fundamentos teóricos, desenvolvimento metodológico e experimentação computacional para enfrentar um problema ainda pouco explorado na literatura científica.
Recognition of Scientific Excellence
Winning the Clóvis Caesar Gonzaga Award is an important recognition of the quality of Felipe's research and reinforces the role of Lab-IA in training researchers working at the intersection of applied mathematics, artificial intelligence, scientific computing, and optimization.
Beyond its applications to engineering and urban air mobility, research such as this contributes to the development of new algorithms and methodologies that support decision-making in complex systems—one of the laboratory's main areas of expertise.
The award also highlights the importance of collaboration among universities, research centers, and international institutions in advancing science and innovation, while strengthening Brazilian scientific research in strategic areas of technological development.
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