Estratégias de partições mistas para o problema da patrulha

• Autor(a) principal: Josué da Silva Filho, Luiz
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/001300000c3d5
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/2297
• topic: Problema da patrulha; Sistemas multiagentes; Partições em grafos; Kcentros capacitado; Partições conexas balanceadas; Otimização combinatória; Algoritmos de aproximação; Simulações

Patrulhar é o ato de andar ou viajar por uma área, em intervalos regulares, para protegê-la ou supervisioná-la. Informalmente, uma boa estratégia de patrulhamento é aquela que minimiza o tempo gasto entre duas visitas à mesma localização. Além de sua aplicação prática, o Problema da Patrulha Multiagentes (PMA) é um problema didático, pois compreende desde problemas computacionais simples, como a determinação do menor caminho entre dois pontos em um território até problemas mais complexos inerentes ao estudo de Sistemas Multiagentes (SMA). Para o estudo de SMAs, o PMA mostra-se rico, pois envolve várias características relevantes de um SMA como coordenação, comunicação, organização, negociação, conceitos de sociedades de agentes, entre outros. Em 2002, um trabalho pioneiro, realizado pelo grupo de Inteligência Artificial do Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco, propôs as primeiras arquiteturas para o PMA e as avaliou empiricamente. Trabalhos posteriores propuseram soluções mais sofisticadas, como a utilização de negociação e aprendizagem, elaborando e avaliando uma maior quantidade de arquiteturas. Apesar dos trabalhos empíricos realizados, uma abordagem teórica do PMA se fazia necessária para a evolução na pesquisa do problema. Em cooperação com a Universidade Paris 6 na França, um primeiro estudo teórico do PMA foi proposto por Yann Chavaleyre e este motivou os resultados apresentados no nosso trabalho. Nosso objetivo na presente dissertação é desenvolver estratégias de patrulhamento e formalizar o PMA como problema de otimização. Mencionamos os trabalhos relacionados ao PMA existentes na literatura, adicionando inclusive os estudos mais recentes envolvendo estratégias de partições em grafos. Formalizamos o PMA como um problema de otimização NP (NP-Optimization Problem - NPO) bem como também exibimos uma prova de sua intratabilidade. Elaboramos e implementamos estratégias de patrulhamento a partir de algoritmos de aproximação e outras heurísticas para geração de partições conexas em grafo. Para o particionamento dos territórios, utilizamos soluções para o Problema do k-Centros Capacitado e o Problema das Partições Conexas Balanceadas. Implementamos também o algoritmo de aproximação desenvolvido por Chavaleyre com base na geração de partições a partir da árvore geradora de peso mínimo dos grafos a serem patrulhados. Realizamos vários experimentos no Simpatrol, simulador para sistemas multiagentes em tempo real, desenvolvido neste projeto de mestrado em um trabalho conjunto com o aluno Daniel Moreira. Também efetuamos análises comparativas dos resultados obtidos