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Random Dynamical Systems and Network Dynamics

Event report · 26–27 February 2026

A two-day satellite meeting at IMPA, in Rio de Janeiro, brought together researchers working at the interface of ergodic theory, random dynamical systems and complex networks.

On 26 and 27 February 2026, IMPA hosted the Satellite Meeting on Random Dynamical Systems and Network Dynamics, held alongside RDS Rio26 — International Conference on Random Dynamical Systems and Related Fields. The meeting was organised by Zheng Bian (UNSW Sydney), Jeroen Lamb (Imperial College London) and Tiago Pereira (USP), and gathered researchers and students from Brazil, the United Kingdom and Australia.

Random Dynamical Systems (RDS) provide a rigorous framework for understanding stochastic, time-dependent or noisy dynamical behaviour, while network dynamics studies how large collections of interacting components give rise to emergent collective phenomena. These two areas have been converging: randomness, temporal disorder and structural heterogeneity in networks naturally lead to random dynamical descriptions. Over two days, the programme combined long lectures and short talks by early-career researchers, covering operator-theoretic and measure-theoretic approaches to RDS networks, random graph models and mean-field limits, synchronisation and bifurcations under randomness, and data-driven approaches to learning dynamics from observations.

Randomness, temporal disorder and structural heterogeneity in networks naturally lead to random dynamical descriptions.

Date and Venue

26–27 February 2026
IMPA — Instituto de Matemática Pura e Aplicada, Rio de Janeiro — Brazil
26 February: Room 206 · 27 February: Room 329 (Sala Multi-uso)

Scope

  • Operator-theoretic and measure-theoretic approaches to RDS networks
  • Random graph models and mean-field limits for network dynamics
  • Synchronization, stability and bifurcations under randomness or heterogeneity
  • Data-driven and learning-based approaches to RDS

Programme

Thursday, 26 February

10:00–10:50Zheng Bian
10:50–11:10Coffee break
11:10–11:40Jeroen Lamb
11:40–12:00Matheus Manzatto Short talk
12:00–13:30Lunch break
13:30–14:20Sajjad Bakrani / Alice de Lorenci / Tiago Pereira
14:20–14:40Moacir Aloisio Short talk
14:40–15:00Coffee break
15:00–15:20Emilia Gibson Short talk
15:20–15:40Bella Figliaggi Short talk
15:40–16:00Chris Chalhoub Short talk
18:00Group dinner at Belmonte Ipanema

Friday, 27 February

08:30–10:00Morning walk to Vista Chinesa (optional)
10:00–10:20Mateus Blanco de Sousa Short talk
10:20–10:40Ana Cláudia Rodrigues e Silva Short talk
10:40–11:10Coffee break
11:10–12:00Wei Hao Tey
12:00–13:30Lunch break
13:30–14:20Konstantinos Kourliouros
14:20–14:40Michal Fedorowicz Short talk
14:40–15:00Coffee break
15:00–15:50Eddie Nijholt

Speakers and talks

Click a title to read the abstract.

Moacir Aloisio — Intermittent Diffusion and Subdiffusion in Random Walks with Bounded Potentials

University of São Paulo (USP)

One-dimensional reversible random walks on ℤ driven by a bounded potential v : ℤ → ℝ are studied through the growth of the second moment M₂(n,v) = E(|Xₙ|²), for which upper and lower polynomial growth exponents are defined. For a generic potential in the product topology (in the sense of Baire), the upper exponent equals 1/2 while the lower exponent equals 0. Topologically typical dynamics therefore exhibit an intermittent regime in which arbitrarily long diffusive time scales coexist with arbitrarily long trapping time scales. This raises the problem of constructing explicit deterministic potentials realising prescribed intermittent time scales, as well as the possibility of potentials for which the two exponents coincide at a value in (0, 1/2).

Sajjad Bakrani, Alice de Lorenci & Tiago Pereira — Robust reconstruction of sparse network dynamics

University of São Paulo (USP)

Reconstructing the network interaction structure from multivariate time series is an important problem across many fields. When the network dynamics is written as a linear combination of multivariate polynomials, the reconstruction becomes an optimisation problem — but for large networks this problem does not always have a unique solution, leading to wrong reconstructions. The Ergodic Basis Pursuit (EBP) method leverages the statistical properties of the network dynamics to accurately reconstruct sparse networks: the restricted isometry property of the associated library matrix, a crucial condition for unique reconstruction, can be derived from the ergodic properties of the dynamics. Reconstruction is unique when the data length scales quadratically with node degree and logarithmically with network size. Compared to traditional methods, EBP needs significantly less data and is robust to noise, as validated on experimental time series from optoelectronic networks.

Zheng Bian — Dimensional reduction in (Random) Network Dynamics

UNSW Sydney

A gentle introduction to network dynamics, the role randomness can play in this setting, some of the open challenges, an overview of the state of the art and pointers to current research directions.

Chris Chalhoub — On the escape of trajectories for random dynamical systems

Imperial College London

Products of i.i.d. random matrices sampled according to a probability measure on GL(d,ℝ) are considered. The transition to a zero top Lyapunov exponent regime is studied, showing that the expected number of back-and-forth escapes from a neighbourhood scales as 1/|λ| as λ approaches 0. Regularity of Lyapunov moments and invariant measures with respect to the underlying probability measure is also discussed.

Michal Fedorowicz — Invariant Sets of Differential Equations with Bounded Noise

Imperial College London

Differential equations with bounded noise of the form ẋ = f(x) + ξ(t), with |ξ(t)| < ε, are studied. The resulting set-valued dynamics exhibit finite-speed propagation, but determining reachable sets requires optimisation over an infinite-dimensional family of admissible noise realisations. Interpreting the noise as a control input, techniques from optimal control — specifically a Pontryagin-type maximum principle — can be used to select the extremal realisations that govern the boundary evolution of reachable sets. This leads to a higher-dimensional but deterministic dynamical system closely related to the original random differential equation, establishing a correspondence between invariant objects in the stochastic system and invariant manifolds of the deterministic one.

Bella Figliaggi — Markov Operators and Stationary Measures

University of São Paulo (USP)

Results on the existence and stability of stationary measures for random dynamical systems within the framework of Markov operators. In this setting, stationary measures are fixed points of the associated Markov operator, and the stability properties of these fixed points provide information about the ergodic behaviour of the system.

Emilia Gibson — Learning random dynamical systems from data

Imperial College London

Methodologies to learn random iterated function systems from time series of partial observations, using delay embeddings.

Konstantinos Kourliouros — Geometric Theory of Random Dynamical Systems with Bounded Noise

Imperial College London

A geometric theory for random dynamical systems with bounded noise, based on the boundary map (or flow). The focus is on structural properties of deterministic attractors and how these reflect statistical features of the orbits through stationary probability measures, including regularity and singularities, stability under perturbations, local and global bifurcation scenarios, and directions for coupled and networked systems.

Jeroen Lamb — Random network dynamics: some challenges and opportunities

Imperial College London

Matheus Manzatto — Building thermodynamic formalism for hyperbolic random dynamical systems

State University of Campinas (UNICAMP)

Conditions under which thermodynamic formalism can be built for families of random hyperbolic diffeomorphisms are presented, together with the uniqueness of equilibrium states and their statistical properties. Joint work with Lucas Amorim, Benoît Saussol and Sandro Vaienti.

Eddie Nijholt — Hypernetworks induce stable hyperlocking

University of São Paulo (USP)

A synchronisation phenomenon distinctive of hypernetworks, called hyperlocking, is presented. A system of three coupled oscillators with nearly identical frequencies interacts through a triadic hypernetwork motif in which one node modulates the interaction between the other two. Using normal form transformations and phase reduction, it is derived analytically how a specific choice of coupling functions induces hyperlocking; the predictions are confirmed with numerical simulations and chemical experiments.

Ana Cláudia Rodrigues e Silva — Invariant Measures for Random Iterated Function Systems

University of São Paulo (USP)

Random dynamical systems generated by the independent and identically distributed iteration of contractions — Iterated Function Systems — are studied. The asymptotic behaviour of random orbits is investigated and a characterisation of their attractors is provided. The main result establishes the existence and uniqueness of stationary measures for these systems, a property commonly known as the Letac principle.

Mateus Blanco de Sousa — Iterated Function Systems with Innovations

University of São Paulo (USP)

Random Iterated Function Systems in random environments are studied as a framework for modelling adaptive systems. Unlike classical i.i.d. IFS, where maps are chosen independently from a fixed distribution, this model introduces an underlying environment that evolves over time: the choice of the map depends both on the current environmental state and on a source of independent innovation. While the specific choice at each step is random, the available options are dictated by the shifting background of the environment.

Wei Hao Tey — Bifurcations of the Hénon map with bounded noise

Imperial College London

Numerical explorations of bifurcations of attractors in the Hénon map with additive bounded noise. The bifurcations are analysed via a finite-dimensional boundary map that preserves the normal bundles of the boundaries of the attractors, and the challenges arising in the presence of chaotic dynamics are discussed.

Organizers

  • Zheng Bian, UNSW Sydney
  • Jeroen Lamb, Imperial College London
  • Tiago Pereira, ICMC — USP

Satellite meeting linked to RDS Rio26 — International Conference on Random Dynamical Systems and Related Fields, IMPA, Rio de Janeiro, 26–27 February 2026.

Topics in Random Dynamical Systems — um minicurso acessível a quem domina Análise Real e noções básicas de Teoria da Medida.

Minicurso · Sistemas Dinâmicos Aleatórios

Topics in Random Dynamical Systems — um minicurso acessível a quem domina Análise Real e noções básicas de Teoria da Medida.

O minicurso aborda os seguintes tópicos:

  • Teorema Ergódico de Breiman, que afirma que, para qualquer cadeia de Markov num espaço métrico compacto com probabilidade de transição contínua, as medidas empíricas se acumulam sobre as medidas estacionárias. A prova usa o operador de transferência (agindo sobre observáveis em L¹), o operador de Markov (agindo sobre medidas de probabilidade) e um argumento de martingale devido a Furstenberg.
  • Medidas invariantes para skew-products com shift unilateral na base versus com shift bilateral na base. A prova utiliza a “desintegração” de uma medida e outro argumento de martingale.
  • Medidas U-state e sua correspondência com medidas estacionárias.
  • Possivelmente, mais resultados sobre “sincronização”, do ponto de vista teórico dos Sistemas Dinâmicos Aleatórios.
Este minicurso é bastante acessível a qualquer pessoa proficiente em Análise Real (e alguma Teoria da Medida básica).

Em particular, não é necessário conhecer tudo — ou nada — do que está listado acima; os tópicos estão ali apenas caso algumas palavras-chave motivem mais do que o simples título. As ferramentas de Teoria da Probabilidade serão fornecidas conforme necessário.

COLLOQUIUM DIEI – COMPORTAMENTOS EMERGENTES EM REDES COMPLEXAS

Palestra: Comportamentos emergentes em redes complexas — Prof. Tiago Pereira

Palestra · Colloquium Diei

Palestra do Prof. Tiago Pereira sobre comportamentos emergentes em redes complexas — o tema central que dá base ao Projeto ReconNeCT.

Nesta edição do Colloquium Diei, realizada em 4 de outubro de 2019, o Prof. Tiago Pereira apresenta a palestra “Comportamentos emergentes em redes complexas”, discutindo como propriedades coletivas surgem a partir da interação entre muitos elementos dinâmicos conectados.

Em redes complexas, o comportamento do todo não é apenas a soma das partes: padrões como sincronização, transições abruptas e efeitos coletivos emergem da estrutura de conexões e da dinâmica de cada nó. Entender esses fenômenos exige ferramentas matemáticas capazes de ligar a estrutura da rede ao seu comportamento dinâmico.

Esse é exatamente o coração do Projeto ReconNeCT, que desenvolve uma teoria matemática para descrever o comportamento emergente em redes complexas de sistemas dinâmicos não lineares — permitindo prever transições críticas e reconstruir a dinâmica das redes a partir de dados, algo impossível com ferramentas convencionais. A teoria é aplicada a redes de neurônios e a dados de sensores de cidades inteligentes.

Em uma rede complexa, o comportamento do todo não é a soma das partes — ele emerge da estrutura das conexões.

Fonte: Colloquium Diei — “Comportamentos emergentes em redes complexas”, palestra do Prof. Tiago Pereira, 4 out. 2019. https://www.youtube.com/watch?v=96jwaQ_6c6o

32º CBM – Palestra de Divulgação – Controle de doenças infecciosas por isolamento

Palestra: Controle de doenças infecciosas por isolamento — Prof. Tiago Pereira

Palestra · 32º Colóquio Brasileiro de Matemática

Palestra de divulgação do Prof. Tiago Pereira sobre o uso de isolamento como estratégia para controlar a propagação de doenças infecciosas.

Nesta palestra de divulgação apresentada no 32º Colóquio Brasileiro de Matemática (CBM), o Prof. Tiago Pereira da Silva (USP) discute o controle de doenças infecciosas por isolamento — como intervenções que separam ou reduzem o contato entre indivíduos afetam a dinâmica de propagação de uma epidemia.

O tema é um exemplo direto de como a matemática de sistemas dinâmicos e redes descreve fenômenos coletivos: a forma como uma doença se espalha depende fortemente da estrutura de conexões entre as pessoas, e pequenas mudanças nessa estrutura — como o isolamento de indivíduos ou grupos — podem alterar drasticamente o comportamento do sistema.

Esse tipo de abordagem conversa diretamente com o Projeto ReconNeCT, que estuda transições críticas e comportamento emergente em redes complexas de sistemas dinâmicos não lineares, com aplicações que vão de redes de neurônios a dados de cidades inteligentes.

O Colóquio Brasileiro de Matemática é a mais abrangente reunião científica da comunidade matemática brasileira. Realizado bienalmente desde 1957, reúne estudantes de graduação e pós-graduação de todo o país, além de pesquisadores brasileiros e estrangeiros de renome internacional. A edição de 2019 aconteceu no IMPA, no Rio de Janeiro, entre 28 de julho e 2 de agosto.

A forma como uma doença se espalha depende da estrutura de conexões entre as pessoas — e mudar essa estrutura pode mudar o curso da epidemia.

Fonte: IMPA — “32º CBM – Palestra de Divulgação – Controle de doenças infecciosas por isolamento”, palestrante Tiago Pereira da Silva (USP), 32º Colóquio Brasileiro de Matemática, Rio de Janeiro, ago. 2019. https://www.youtube.com/watch?v=jNrKiG0SiKI

Coherence resonance in influencer networks

Palestra: Coherence resonance in influencer networks — Prof. Tiago Pereira

Palestra · Sistemas Complexos

Palestra do Prof. Dr. Tiago Pereira sobre como o ruído, na intensidade certa, pode aumentar a sincronização em redes com nós influenciadores.

Nesta palestra, o Prof. Dr. Tiago Pereira, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP (ICMC-USP), apresenta o trabalho Coherence resonance in influencer networks, que investiga como redes complexas respondem ao ruído estocástico.

Redes reais frequentemente contêm alguns poucos nós anormalmente conectados — os chamados hubs. Parte desses hubs atua como influenciadores: acoplam-se fortemente à rede e têm papel dinâmico e estrutural fundamental. Apesar de serem comuns, pouco se sabia sobre como esses influenciadores respondem a forçamento estocástico.

O trabalho mostra que, em dinâmicas oscilatórias, submeter os influenciadores a uma intensidade ótima de ruído pode aumentar a sincronização da rede. Esse efeito — batizado de ressonância de coerência em redes de influenciadores — surge de uma sinergia entre a estrutura da rede e a estocasticidade. Ele é fortemente não linear e desaparece quando o ruído é fraco ou forte demais. Os resultados indicam que a espinha dorsal de influenciadores pode aumentar drasticamente a resposta dinâmica em sistemas complexos de osciladores acoplados.

O tema conversa diretamente com o Projeto ReconNeCT, que estuda transições críticas e comportamento emergente em redes complexas de sistemas dinâmicos não lineares.

O ruído, na intensidade certa, deixa de ser um obstáculo e passa a aumentar a sincronização da rede.

Fonte: GI — Sistemas Complexos e Dinâmica Não Linear — “Coherence resonance in influencer networks”, palestra do Prof. Dr. Tiago Pereira (ICMC-USP), YouTube, 21 out. 2021. https://www.youtube.com/watch?v=Ynd4rqlMXes

Ciclos de Poincaré

Aula: Ciclos de Poincaré — Prof. Tiago Pereira

Aula · Grupo FiMa

Uma aula completa sobre ciclos de Poincaré, ministrada pelo Prof. Tiago Pereira no ICMC-USP e disponível na íntegra em vídeo.

7 de outubro de 2024 · Canal FiMa (YouTube) · ~1h13 de aula

O Grupo de Estudos de Física Matemática (FiMa) disponibilizou a aula Ciclos de Poincaré, ministrada pelo Prof. Tiago Pereira, do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP (ICMC-USP). A gravação, com pouco mais de uma hora de duração, cobre o tema de forma detalhada e está aberta para quem quiser acompanhar.

Os ciclos de Poincaré estão no centro do estudo de sistemas dinâmicos não lineares — justamente o tipo de comportamento que investigamos no Projeto ReconNeCT ao descrever transições críticas e o comportamento emergente em redes complexas. A aula é um bom ponto de partida para quem quer entender as bases matemáticas por trás desses fenômenos.

Legendas geradas automaticamente pela IA Faster Whisper — disponíveis para acompanhar o conteúdo.

Materiais complementares da disciplina também foram disponibilizados pelo grupo em uma pasta do Google Drive, com o material de apoio referente à aula.

Fonte: Canal FiMa — “2024.2 – Ciclos de Poincaré (Prof. Tiago Pereira ICMC – USP)”, YouTube, 7 out. 2024. https://www.youtube.com/watch?v=fJq8f41wbCQ

Tiago Pereira da Silva recebe o Prêmio Excelência em Ciências Exatas e da Terra, da Pró-Reitoria de Pesquisa da USP

Vídeo · Prêmio

Tiago Pereira da Silva recebe o Prêmio Excelência em Ciências Exatas e da Terra, da Pró-Reitoria de Pesquisa da USP.

23 de novembro de 2019 · YouTube · 2 min

Cerimônia de entrega do Prêmio Excelência — Novas Lideranças em Pesquisa na USP.

Professor do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos, Tiago Pereira da Silva foi reconhecido pela Pró-Reitoria de Pesquisa da USP na categoria Ciências Exatas e da Terra, dentro do Prêmio Excelência para Novas Lideranças em Pesquisa.

O reconhecimento destaca a contribuição do pesquisador ao estudo de redes dinâmicas complexas e suas aplicações em áreas que vão da neurociência às cidades inteligentes.

Vídeo: Ciências Exatas e da Terra | Tiago Pereira da Silva (YouTube)

Comportamentos emergentes em sistemas interagentes — Tiago Pereira na Conexão NES

Vídeo · Divulgação

Por que batemos palmas em uníssono? Comportamentos emergentes em sistemas interagentes, com Tiago Pereira.

12 de julho de 2023 · YouTube · Conexão NES

Conexão NES 1: "Comportamentos Emergentes em Sistemas Interagentes" — ICMC/USP.

Por que batemos palmas em uníssono? Por que milhares de vagalumes piscam juntos? A partir dessas perguntas, Tiago Pereira apresenta como a matemática descreve o comportamento coletivo em sistemas de muitos agentes que interagem.

A sincronização é uma das assinaturas mais universais do comportamento coletivo — aparece em palmas, em vagalumes e no cérebro.

A conversa liga fenômenos de sincronização a aplicações concretas, como o funcionamento coletivo de neurônios e episódios de crise epiléptica.

Vídeo: Conexão NES 1: “Comportamentos Emergentes em Sistemas Interagentes” com Tiago Pereira — ICMC/USP (YouTube)

Dynamics of Heterogeneous Networks — Tiago Pereira na International Conference on Dynamical Systems

Vídeo · Palestra

Dynamics of Heterogeneous Networks: Tiago Pereira na International Conference on Dynamical Systems.

2022 · YouTube · International Conference on Dynamical Systems

Palestra "Dynamics of Heterogeneous Networks".

Na International Conference on Dynamical Systems, Tiago Pereira (USP–ICMC) apresenta a palestra "Dynamics of Heterogeneous Networks".

A conferência reúne especialistas de sistemas dinâmicos, e a apresentação aborda o comportamento emergente em redes cujos nós têm graus de conexão muito distintos.

Vídeo: International Conference on Dynamical Systems — Tiago Pereira (USP-ICMC) (YouTube)

Ressonância estocástica em redes de influenciadores — colóquio de Tiago Pereira no IMECC

Vídeo · Palestra

Ressonância estocástica em redes de influenciadores: colóquio de Tiago Pereira no IMECC.

15 de setembro de 2022 · YouTube · Colóquio de Matemática

Colóquio "Ressonância estocástica em Redes de Influenciadores", no Auditório do IMECC.

Neste colóquio de matemática, realizado no Auditório do IMECC, Tiago Pereira apresenta o tema "Ressonância estocástica em Redes de Influenciadores".

A palestra explora como o ruído pode, contra a intuição, favorecer a transmissão de sinais em redes com estrutura heterogênea de conexões.

Vídeo: Colóquio de Matemática — Tiago Pereira (ICMC-USP), 15/09/2022 (YouTube)