Um framework analítico para a inteligência de enxame : da biologia à computação

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cruz, Dávila Patrícia Ferreira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie
Texto Completo: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24295
Resumo: Os insetos sociais são organismos vivos capazes de ajustar seu comportamento com base no processamento de diferentes estímulos e restrições, apresentando um amplo repertório com-portamental. Em um nível global, os insetos apresentam comportamentos coletivos que exce-dem as suas capacidades individuais, tais como alocação de tarefas e resolução de problemas da colônia. Biólogos têm investido esforços para desvendar os mecanismos que governam o comportamento dos insetos sociais em um nível individual e como eles contribuem para a emergência de um comportamento complexo no nível da colônia. Os insetos sociais têm sido amplamente utilizados como modelos para o melhor entendimento de diversas questões da biologia, principalmente relacionadas à cognição, evolução e comportamento social. Além disso, eles são uma rica fonte de inspiração para o desenvolvimento de sistemas computacio-nais, especialmente para a Inteligência de Enxame, que é uma linha de pesquisa da Ciência da Computação que busca inspiração no comportamento social de insetos e outros animais para o desenvolvimento de ferramentas para a resolução de diferentes problemas. Grande parte das pesquisas tem dado ênfase ao estudo sobre os insetos sociais, tais como abelhas, formigas e cupins. Nas últimas décadas o volume de algoritmos de Inteligência de Enxame propostos na literatura tem aumentado consideravelmente. Porém, alguns desses algoritmos não têm segui-do um rigor científico adequado e, em muitos casos, também não seguem princípios centrais da Inteligência de Enxame e acabam reproduzindo os mesmos procedimentos computacionais de outros algoritmos, apenas revestidos por uma metáfora diferente. Diante desse cenário, essa tese propõe um framework para a análise de algoritmos de Inteligência de Enxame que contribui para o estudo desses algoritmos de forma estruturada, tendo como arquétipo as soci-edades de insetos. O foco é dado aos processos de tomada de decisão individual e como essas decisões contribuem para a capacidade de resolução de problemas apresentada pelos enxames. O principal objetivo do framework proposto é guiar os pesquisadores no processo de análise das metáforas e algoritmos da Inteligência de Enxame de forma consistente e bem fundamen-tada, aproveitando melhor as características e habilidades sociais apresentadas pelas socieda-des de insetos.
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Os insetos sociais têm sido amplamente utilizados como modelos para o melhor entendimento de diversas questões da biologia, principalmente relacionadas à cognição, evolução e comportamento social. Além disso, eles são uma rica fonte de inspiração para o desenvolvimento de sistemas computacio-nais, especialmente para a Inteligência de Enxame, que é uma linha de pesquisa da Ciência da Computação que busca inspiração no comportamento social de insetos e outros animais para o desenvolvimento de ferramentas para a resolução de diferentes problemas. Grande parte das pesquisas tem dado ênfase ao estudo sobre os insetos sociais, tais como abelhas, formigas e cupins. Nas últimas décadas o volume de algoritmos de Inteligência de Enxame propostos na literatura tem aumentado consideravelmente. Porém, alguns desses algoritmos não têm segui-do um rigor científico adequado e, em muitos casos, também não seguem princípios centrais da Inteligência de Enxame e acabam reproduzindo os mesmos procedimentos computacionais de outros algoritmos, apenas revestidos por uma metáfora diferente. Diante desse cenário, essa tese propõe um framework para a análise de algoritmos de Inteligência de Enxame que contribui para o estudo desses algoritmos de forma estruturada, tendo como arquétipo as soci-edades de insetos. O foco é dado aos processos de tomada de decisão individual e como essas decisões contribuem para a capacidade de resolução de problemas apresentada pelos enxames. O principal objetivo do framework proposto é guiar os pesquisadores no processo de análise das metáforas e algoritmos da Inteligência de Enxame de forma consistente e bem fundamen-tada, aproveitando melhor as características e habilidades sociais apresentadas pelas socieda-des de insetos.Social insects are living organisms capable of adjusting their behavior based on the processing of different stimuli and constraints, presenting a broad behavioral repertoire. In a colony level, insects exhibit collective behaviors that exceed their individual capabilities, such as task allo-cation and colony problem solving. Biologists have invested efforts to understand the mecha-nisms that govern the behavior of social insects at the individual level and how they contrib-ute to the emergence of complex behaviors at the colony level. Social insects have been wide-ly used as models for a better understanding of various biology issues, mainly related to cog-nition, evolution and social behavior. Moreover, they are a rich source of inspiration for the development of computational systems, especially for Swarm Intelligence (SI). SI is an area of Computer Science research that takes inspiration in the social behavior of insects and other animals for the development of tools for solving problems. Much of the research focuses on the study of social insects, such as bees, ants, and termites. In the last decades the number of Swarm Intelligence algorithms proposed in the literature has increased considerably. Howev-er, many of these algorithms do not follow an adequate scientific rigor and do not follow the principles of Swarm Intelligence, reproducing similar computational procedures of many oth-er approaches, but by means of a different metaphor. In this scenario, the aim of this thesis is to propose a framework for the analysis of Swarm Intelligence algorithms that can contribute to a structured understanding of these algorithms. The insect societies are taken as archetypes, with focus on individual decision-making and how these contribute to the ability to solve problems. The objective of the proposed framework is to guide the researchers in the analysis of Swarm Intelligence metaphors and algorithms in a consistent and well-founded way, better encompassing the features and abilities of insects societies.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São PauloFundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisFundo Mackenzie de Pesquisaapplication/pdfCRUZ, Dávila Patrícia Ferreira. Um framework analítico para a inteligência de enxame : da biologia à computação. 2019. 129 f. Tese (Engenharia Elétrica) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2019 .http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/24295swarm intelligencebio-inspired algorithminformation processingdecision makingsocial insectsporUniversidade Presbiteriana Mackenziehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessinteligência de enxamealgoritmo bioinspiradoprocessamento de informaçãotomada de decisãoinsetos sociaisCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO::BANCO DE DADOShttp://tede.mackenzie.br/jspui/retrieve/19699/D%c3%81VILA%20PATRICIA%20FERREIRA%20CRUZ.pdf.jpgUm framework analítico para a inteligência de enxame : da biologia à computaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzieinstname:Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)instacron:MACKENZIEOliveira, Pedro Paulo Balbi dehttp://lattes.cnpq.br/9556738277476279Coelho, Guilherme Palermohttp://lattes.cnpq.br/0597865875425201Silveira, Ismar Frangohttp://lattes.cnpq.br/3894359521286830França, Fabrício Olivetti dehttp://lattes.cnpq.br/8788356220698686BrasilEscola de Engenharia Mackenzie (EE)UPMEngenharia ElétricaORIGINALDÁVILA PATRICIA FERREIRA CRUZ.pdfDÁVILA PATRICIA FERREIRA CRUZ.pdfapplication/pdf2345433https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/2de9f2a7-cb3e-40c7-8900-65af64b46386/downloadf4b25e7240476113f8afb04458f40916MD51TEXTDÁVILA PATRICIA FERREIRA CRUZ.pdf.txtDÁVILA PATRICIA FERREIRA CRUZ.pdf.txtExtracted texttext/plain282415https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/60a975eb-a8f4-4350-bcbb-f42b588fe927/downloadaf0deafa7692500658754e6562c39c9cMD52THUMBNAILDÁVILA PATRICIA FERREIRA CRUZ.pdf.jpgDÁVILA PATRICIA FERREIRA CRUZ.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1221https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/01b196bf-8070-43c6-9212-f6f50cf648c8/downloadd5ccce976ad82839f207618b0d5a792fMD5310899/242952022-03-14 16:58:44.144http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Acesso Abertooai:dspace.mackenzie.br:10899/24295https://dspace.mackenzie.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.mackenzie.br/jspui/PRIhttps://adelpha-api.mackenzie.br/server/oai/repositorio@mackenzie.br||paola.damato@mackenzie.bropendoar:102772022-03-14T16:58:44Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie - Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)false
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