COMPORTAMENTO DE FORMIGAS

Apresentação em tema: "COMPORTAMENTO DE FORMIGAS"— Transcrição da apresentação:

1 COMPORTAMENTO DE FORMIGAS
VIDA ARTIFICIAL OTIMIZAÇÃO ATRAVÉS DE COLÔNIAS DE FORMIGAS CHRISTIANE WENCK NOGUEIRA

2 COMPORTAMENTO DE FORMIGAS
Soluções para uma variedade de problemas baseiam-se nos chamados sistemas-formigueiros, modelos computacionais em que os algoritmos são inspirados no comportamento de colônias de formigas. Trata-se de uma área recente, desenvolvida a partir de 95, no âmbito da chamada Inteligência de Enxame ,um campo da investigação científica em vida artificial. -Os desenvolvimentos nestas áreas têm levado à conclusão de que os fenômenos complexos podem resultar da interação simultânea entre múltiplos mecanismos simples.

3 Colônias de Formigas O campo dos “algoritmos formiga” estuda modelos derivados das observações do comportamento das formigas reais e utiliza esses modelos como fonte de inspiração para o “design” de novos algoritmos em problemas de otimização. Vários comportamentos das colônias de formigas inspiraram soluções para diferentes problemas (recolher alimentos, divisão do trabalho, transporte cooperativo, agrupamento das crias, reconhecimento colonial, etc).

4 Colônias de Formigas - Dois físicos, Dante Chialvo e Mark Millonas em 1995, construíram um modelo algorítmico que conseguiu reproduzir o comportamento das colônias de formigas na formação de carreiros.

5 Colônias de Formigas As colônias de formigas são sistemas distribuídos que apresentam organizações sociais altamente estruturadas independentemente da simplicidade ao nível individual. Os princípios da auto-organização que permitem o comportamento coordenado das formigas, podem ser explorados para resolver diversos problemas.

6 Colônias de Formigas Estigmergia: É a estimulação das operárias através da “performance” de realização. As térmitas são capazes de criar bolas de lama para construírem os ninhos, impregnam essas bolas de lama com feromônios e largam-nas no chão. As térmitas são atraídas pelo feromônio e assim, depositam bolas de lama perto umas das outras, construindo pilares, arcos, túneis e câmaras. Pierre-Paul Grassé,1959.

7 Colônias de Formigas A importância da estgmergia está no fato da comunicação estar mediada por modificações físicas dos estados do meio-ambiente, os quais só são localmente acessíveis pelos agentes. O comportamento de recolher alimentos de muitas sociedades de formigas baseia-se na comunicação indireta mediada por feromônios (estigmergia através de marcas).

8 Colônias de Formigas

9 Colônias de Formigas Emergência de um trilho
Enquanto caminham as formigas depositam feromônios no chão, formando um trilho de feromônio. As formigas são capazes de perceber o químico e tendem a escolher, de modo probabilístico, caminhos onde haja maior concentração de químico. O trilho químico, é uma estrutura emergente e auto-organizada e resulta do “feedback” positivo. Quanto mais químico, mais formigas são atraídas e ainda mais químico, reforçando-se o trilho que atrai ainda mais formigas.

10 Colônias de Formigas Experiência da ponte bifurcada (Deneubourg,1958)

11 Colônias de Formigas Experiência da ponte bifurcada (Deneubourg,1958)
Ponte entre o ninho e a fonte de comida, com dois ramos de igual comprimento. As formigas acabam por escolher um único dos dois caminhos, aleatoriamente, depois de uma fase inicial transitória Explicação: Não há preferência inicial mas pequenas flutuações iniciais poderão ser ampliadas dando origem a preferência por um dos caminhos.

12 Colônias de Formigas O “Feedback” Negativo remove da memória coletiva (exterior) as soluções antigas e as más soluções; Evaporação do Feromônio:O desaparecimento da comida + evaporação impedem que um lugar esgotado continue a ser procurado; As fontes de alimentação mais distantes são exploradas depois das mais curtas.O Feromônio tem menos tempo para se evaporar nas soluções mais curtas.

13 Colônias de Formigas A aleatoriedade permite que novas soluções sejam procuradas e guia a exploração das soluções atuais; As decisões das formigas são probabilísticas; As fontes de comida são encontradas de modo aleatório. Nenhum indivíduo pode resolver um problema. Só através da interação de muitos é que a solução pode ser encontrada. Uma única formiga não pode “recolher” comida. O feromônio evaporar-se-ia rapidamente.

14 Colônias de Formigas A idéia do que foi apresentado é utilizar uma forma artificial para caracterizar agentes autônomos; As características da estigmergia podem ser estendidas aos agentes através de (i) associar variáveis aos estados do problema e (ii) dar aos agentes um acesso a essas variáveis.

15 Colônias de Formigas Modo Para o açúcar
As formigas para a frente constroem uma solução escolhendo probabilisticamente o próximo passo entre as possibilidades em sua volta. Devido as diferenças entre os caminhos das formigas, o instante temporal em que as diversas formigas atingem o objetivo difere de formiga para formiga.(As formigas que escolham caminhos mais curtos chegarão mais depressa).

16 Colônias de Formigas Modo Regresso
As formigas no modo de regresso,devido a memória do caminho percorrido, refazem o mesmo caminho, desde o açúcar até o ninho. As formigas utilizam o sol como referência. A engenhosa "Catagliphys bicolor" usa sua parte traseira para se orientar através da sensibilidade à luz solar, tomando-a como referência para encontrar o caminho de casa.

17 Colônias de Formigas Formiga "conta passos" para voltar ao ninho, estudo de 30 de junho de 2006, pesquisadores da Universidade de Ulm, na Alemanha, e de Zurique, na Suíça . Usaram pernas de pau para alongar pernas de formigas Eles já sabiam que as formigas do Saara se orientavam pelas dunas desérticas através de uma espécie de “bússola interna”, funcionando a partir da luz solar. A dúvida era sobre como os insetos se relacionavam com as distâncias.

18 Colônias de Formigas -Fizeram as formigas caminhar até alcançar a comida. -Para o trajeto de volta, no entanto, os pesquisadores mudaram o comprimento das pernas das cobaias: parte do grupo teve as pernas parcialmente amputadas; a outra parte teve as pernas alongadas com pernas de pau.

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20 Colônias de Formigas - Na experiência, as formigas com pernas mais longas caminharam uma distância mais longa para voltar à casa; já os insetos com pernas mais curtas encerraram seu trajeto antes de chegar ao ponto de origem. -Os pesquisadores concluíram que as formigas “contavam” os passos da ida para medir a distância na volta. -Tanto que os insetos que caminharam a ida e a volta com pernas mais curtas ou mais longas conseguiram julgar com bastante precisão a distância entre o ninho e a comida.

21 PROGRAMA DELPHI PONTO DE REFERÊNCIA ÀS FOMIGAS – SOL;
RETORNAR AO NINHO NÃO DE MANEIRA ALEATÓRIA; RETORNAR PELO MESMO CAMINHO QUE FORAM (CONTAR OS PASSOS); -QUANTO MAIOR O NÚMERO DE FORMIGAS MELHOR SERÁ A PERFORMANCE DO PROGRAMA EM RELAÇÃO AO TEMPO PARA FORMAREM O “CARREIRO”.