El Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT) publica cada tres meses un boletín con el que quiere mostrar a la comunidad científica y a todos aquellos interesados la actividad investigadora de excelencia que se lleva a cabo en el centro. En él se incluyen reportajes sobre grandes eventos o temas de investigación, programas, líneas y resultados de investigacion del ICMAT, noticias de acutualidad matemática, agenda, entrevistas a importantes matemáticos que pasan por el centro… En el tercer número se publicó «Laboratorios ICMAT, la captura de cerebros», en el que se presentaba este programa científico que establece vías de colaboración entre el ICMAT e investigadores internacionales líderes en sus respectivos campos. Reproducimos a continuación el contenido en la  sección de “Selección de los ICMAT Newsletter” del blog.

Ignacio Fernández Bayo

Durante los años de bonanza económica previos a la crisis, el crecimiento de la ciencia española hizo pensar que podíamos empezar a atraer a algunos de los mejores investigadores extranjeros. La cruda realidad ha dificultado esta posibilidad y ha recrudecido el fenómeno contrario, el que ha afectado tradicionalmente a nuestro sistema de I+D: la llamada fuga de cerebros. Está claro que nuestro país no ha sido nunca un paraíso para las grandes figuras de la ciencia mundial, porque difícilmente podemos competir en instalaciones, en salarios ni en ambientes de alta competitividad con las instituciones estadounidenses, japonesas y europeas. Hoy, contratar a los más destacados está fuera del alcance de la mayor parte de nuestros centros de investigación, pero el Instituto de Ciencias Matemáticas ha abierto una rendija para conseguirlo, una herramienta innovadora denominada Laboratorios ICMAT, que permite atraer y mantener a algunos de los matemáticos más señeros.

Charles Fefferman, catedrático en la Universidad de Princeton y medalla Fields 1978, es uno de los más reconocidos matemáticos actuales, cuyas investigaciones han tenido y tienen un gran impacto en muy diferentes campos: análisis, ecuaciones en derivadas parciales, análisis de Fourier, física matemática, dinámica de fluidos, redes neuronales y geometría diferencial. Fefferman es, además, director del primero de los Laboratorios ICMAT. Otras cuatro estrellas del firmamento matemático se han unido a él, Marius Junge, Nigel Hitchin, Viktor Ginzburg y Stephen Wiggins, el último en incorporarse, este mismo verano.

La fórmula consiste en formar un equipo para trabajar en un determinado proyecto o línea de investigación, dirigido por un eminente matemático, junto con un investigador senior del ICMAT y otros investigadores, tanto predoctorales como postdoctorales. “El líder internacional, que da nombre a cada laboratorio, se mantiene en permanente contacto con el grupo, realiza al menos una estancia de dos o tres meses al año y acude a otras actividades que organiza cada laboratorio, como simposios, talleres, cursos y reuniones de trabajo”, dice Manuel de León, director del ICMAT. Además, añade, “nuestros investigadores les visitan a ellos e interaccionan con sus equipos”. Es casi como tener contratada a una eminencia por un coste realmente bajo, ya que “ellos no reciben remuneración por su colaboración, aunque se les pagan los viajes, estancias y los cursos y conferencias, claro”.

El Laboratorio Charles Fefferman dio sus primeros pasos en el año 2011, tras un acuerdo del ICMAT con la Fundación General CSIC, que “buscaba alguna fórmula sustitutiva de la contratación permanente y de las estancias de sabáticos. Ellos le pusieron el nombre de laboratorios, con la idea de hacer contratos de cinco años con una dedicación de unos meses cada año, para trabajar con un equipo local –dice Manuel de León-. Nos propusieron crear un laboratorio piloto, se lo propusimos a Fefferman y aceptó encantado”.

“Nosotros llevábamos muchos años colaborando con Fefferman. Teníamos una relación consolidada y el laboratorio ha servido para ponerle nombre a esa actividad conjunta”, explica Diego Córdoba, el responsable local del laboratorio. “Estamos interesados en problemas analíticos que provienen de la mecánica de fluidos; en particular la existencia o no de soluciones de modelos que describen la dinámica de fluidos incompresibles. Uno de los frutos más recientes de la colaboración es que hemos obtenido resultados importantes en el estudio de la formación de singularidades en la dinámica de interfases en un fluido incompresible”. El equipo se completa con los investigadores Francisco Gancedo, Angel Castro, Javier Gómez-Serrano, Tania Pernas, Alberto Martin y Rafael Granero.

Los restantes laboratorios tuvieron que esperar al año 2012, cuando se dispuso de fondos suficientes para crearlos, gracias a la financiación adicional que reciben los centros pertenecientes al Programa de Excelencia Severo Ochoa, reconocimiento que el ICMAT consiguió en la primera convocatoria, en el otoño de 2011. Entonces se abrió una convocatoria para que los investigadores del Instituto presentaran sus proyectos de laboratorio. “La gente más activa y con más contactos internacionales respondieron inmediatamente y presentaron un informe con el nombre del investigador que iba a venir, su currículo, el plan de trabajo, el plan de actividades y el presupuesto. Se trata de que sean peticiones muy documentadas, primando la parte científica”, explica De León. Todas las propuestas fueron evaluadas por un comité de selección y todas ellas recibieron el visto bueno y han dado lugar a los otros cuatro grupos. Y es que solo se presentaron las que de antemano contaban con suficiente peso.

Marius Junge, catedrático de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaignes, es mundialmente reconocido por sus trabajos en probabilidad cuántica, teoría de operadores, análisis armónico no conmutativo y teoría de información cuántica. El proyecto de invitarle a formar parte de un laboratorio partió de Javier Parcet. “Yo ya colaboraba con Marius desde 2003 y se fue formando un grupo en torno a esa colaboración en teoría de operadores y análisis armónico no conmutativo”, dice Parcet en el descanso de un simposio organizado precisamente por el Laboratorio como una de sus actividades. “El laboratorio nos permite interactuar más. Marius hace de catalizador y sirve para orientar en la dirección adecuada a muchos de los miembros del equipo, lo que permite avanzar más y hacerlo más rápido. Por ejemplo, junto al grupo de información cuántica que ha trabajado con nosotros  hemos producido resultados en hipercontractividad. Se pretendía potenciar las aplicaciones de información cuántica, que todavía no se han encontrado, pero se resolvieron problemas de análisis armónico no conmutativo”.

“En el grupo hay tres doctorandos y tres investigadores posdoctorales míos, Matilde Perrin, Carlos Palazuelos y Guixiang Hong. Carlos ahora continuará por su cuenta, porque ha conseguido una Ramón y Cajal y eso supone un salto cualitativo en su formación”. Además, participa un grupo de la Universidad Complutense de Madrid y también investigadores del propio Junge. “Han venido tres de sus estudiantes al congreso y están aquí un mes intensivo”, explica.

Junge y el resto de figuras que se han adherido al programa, lo han hecho sin mayores problemas ni exigencias. Según Manuel de León, “obviamente, en todos los casos existían contactos previos y ya realizaban una colaboración más o menos intensa, pero creo que también ha pesado el prestigio internacional del ICMAT. Han respondido magníficamente”.

El Laboratorio Hitchin nació a iniciativa de Óscar García Prada, que dirige el Grupo de Geometría Algebraica y Física Matemática del ICMAT.  Nigel Hitchin es catedrático de la Universidad de Oxford y es una de las figuras más influyentes en los campos de la geometría diferencial y algebraica y las relaciones de éstas con las ecuaciones de la física matemática. Miembro de la Royal Society y expresidente de la London Mathematical Society, ha recibido muchos reconocimientos, como la medalla Sylvester y el premio Pólya. En este caso la interacción entre el grupo del ICMAT y  el grupo  de Hitchin en Oxford es muy intensa y se concentra en  diversos   temas en el campo de interaccion entre la geometría y la física, incluyendo espacios de moduli, fibrados de Higgs, geometría generalizada y geometría de Poisson.

“Mi relación con el profesor Hitchin es muy cercana. Le conozco desde 1987 y  terminé  mi tesis doctoral en Oxford en 1991 bajo su dirección y la del profesor Simon Donaldson. Hemos tenido  contactos cientificos  regulares con visitas reciprocas desde mediados de los noventa y en 2006 organizamos un congreso en su honor en el CSIC, con motivo de su 60 cumpleaños”, dice García Prada.  Las actividades del laboratorio son muy variadas, y entre ellas destaca por su originalidad, la de realización de reuniones de reflexión. “Se trata de hacer reuniones de tipo retiro, con la participación de muy pocas personas concentradas en un tema específico de frontera de la investigación en nuestro campo y con grandes discusiones sobre problemas abiertos. En marzo pasado ya tuvimos una reunión de este tipo y planeamos  hacer más”.

En el Laboratorio Hitchin participan de forma permanente Tomás Gómez y Luis Álvarez-Consul, además de varios postdocs y estudiantes de doctorado, “más o menos una decena de investigadores –dice García-Prada. Y naturalmente  está abierto a todos los miembros del ICMAT que quieran participar”.

Viktor Ginzburg es catedrático en la Universidad de California en Santa Cruz. Su trabajo se centra especialmente en la existencia de órbitas periódicas en sistemas dinámicos hamiltonianos desde el punto de vista de la topología simpléctica, ámbitos en los que es una autoridad mundial. En el ICMAT existe un grupo, en el que trabaja Daniel Peralta, que investiga en sistemas dinámicos, y otro, representado por Francisco Presas, que lo hace en topología simpléctica. “Queríamos colaborar porque estas dos áreas están muy relacionadas, pero no acabábamos de conseguirlo y por eso decidimos que sería bueno contar con alguien que hiciera de puente, porque el área de intersección entre ambos campos no lo conocíamos muy bien y es el que tiene que ver con sistemas dinámicos hamiltonianos. Esa persona era Viktor Ginzburg, uno de los profesores de mayor prestigio en esa área concreta”, dice Presas.

“Lo interesante de Viktor son las técnicas que utiliza y que no se empleaban en España. Ha dedicado mucho tiempo a estudiar las órbitas periódicas de sistemas hamiltonianos, que aparecen cuando uno modeliza los sistemas mecánicos, por ejemplo las trayectorias de un asteroide”, dice Peralta.

Los beneficios del laboratorio se extienden a otros centros. “La topología simpléctica es un área muy de moda que ha ido creciendo y los pocos españoles que nos dedicábamos a esto montamos un grupo (GESTA) con el que Viktor ha estado siempre relacionado. Hacemos un congreso anual y este año lo hemos hecho en Francia y Viktor ha dado un minicurso. . “El laboratorio favorece esta relación y ha beneficiado a todos, incluso a los europeos que trabajan en topología simpléctica, junto a los que formamos una red de la European Research Foundation” dice Francisco Presas. Y es que, como dice Manuel de León, la iniciativa de los laboratorios beneficia a todo el entorno de matemáticos españoles, que tienen ocasión de acudir a las actividades que se organizan y contactar con los investigadores más sobresalientes de algunas áreas.

El laboratorio Ginzburg está integrado por bastantes investigadores, unos del propio ICMAT, como Alberto Enciso y David Martín de Diego, y otros de fuera, como Eva Miranda, de la Universidad Politécnica de Cataluña, además de cinco o seis estudiantes de doctorado, cinco postdoctorales y otros dos predoctorales en Barcelona.

El último laboratorio en incorporarse es el de Stephen Wiggins, puesto en marcha este mismo verano. Wiggins es catedrático de Matemática Aplicada en la Universidad de Bristol, y su investigación se basa en la identificación de las áreas de la ciencia o de la ingeniería que necesitan nuevos avances matemáticos o computacionales. Esta estrategia impulsa el esfuerzo por responder a esas demandas desarrollando nuevas herramientas. El proyecto del Laboratorio que lleva su nombre es una iniciativa del grupo de dinámica de fluidos geofísicos del ICMAT,  liderado por Ana María Mancho, y pretende desarrollar técnicas que permitan evaluar  y predecir el comportamiento de las particulas transportadas en  flujos geofísicos, como los oceánicos y atmosféricos.

“Estuve trabajando como postdoc con Steve hace doce años, y después hemos seguido colaborando mucho. Él tiene proyectos con la Office of Naval Research, que le han renovado ahora, y ha incorporado también elal proyecto de nuestro laboratorio. Las perspectivas son de una colaboración muy estrecha, tanto de él aquí como cubriendo nuestras estancias allí”, dice Ana María Mancho.

“Tratamos de interpretar cómo se mueven las partículas en un campo de velocidades y necesitamos herramientas que proceden de los sistemas dinámicos. Esas herramientas existen ya para campos de velocidades que no cambian con el tiempo o que cambian de manera periódica, pero en el océano los campos cambian y no de manera regular. Nosotros interpretamos esas variaciones y cruzamos con los datos que proceden de fuentes empíricas, por ejemplo los drifters o boyas que usan los oceanógrafos o  globos sonda que se usan para la estratosfera. Esto permite entender el transporte de partículas, por ejemplo, contaminantes y aerosoles”, explica Mancho.

El grupo que formará parte del Laboratorio Wiggins está formado por la estudiante de doctorado Jezabel Curbelo,  y Alfonso Ruiz Herrera un investigador que se incorporará en Septiembre. Aún están pendientes de determinar  la adjudicación de un doctorando y de un Juan de la Cierva. También colaborarán la profesora de la Universidad Politécnica de Madrid Carolina Mendoza que trabajó en ICMAT con Mancho como postdoc y Álvaro de la Cámara, que fue alumno de doctorado de Ana María Mancho y actualmente trabaja en Paris en el Laboratoire de Météorologie Dynamique de la École Normale Supérieure. En el Laboratorio tendrán lugar varias semanas de trabajo en los próximos meses. En estos periodos se incorporarán temporalmente al Laboratorio investigadores de Universidades  como Delaware, Maryland, Virginia Tech y la US Naval Academy.

Para el ICMAT, la estrategia de los laboratorios le permite estar en la vanguardia de la  investigación mundial a un coste más que razonable. “Cada laboratorio tiene un presupuesto diferente, pero supone de media unos 250.000 euros por los tres o cuatro años previstos para cada uno. La idea es seguir adelante con estos y otros laboratorios nuevos que puedan surgir. Lo veremos cuando termine la financiación del programa Severo Ochoa, que espero que podamos renovar en su momento”, dice  Manuel de León.  Y añade que intentan conseguir fondos de otras entidades, como fundaciones y empresas, para poner en marcha otros laboratorios nuevos.

La experiencia resulta interesante también para los propios titulares foráneos de los laboratorios, lo que, entre otras cosas, garantiza su compromiso de continuidad y avala la consecución de los ambiciosos objetivos marcados. Muestra de ese interés son las palabras de Nigel Hitchin: “Mi relación con ICMAT se ha construido sobre las conexiones ya existentes con matemáticos españoles, pero las oportunidades abiertas por la nueva relación, más formal, están siendo muy beneficiosas. Encuentro particularmente útil el workshop realizado en Miraflores en marzo de este año. El libre intercambio de ideas que allí se hizo me ha proporcionado material para nuevas investigaciones en las que me encuentro sumergido ahora”.

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