Aplicação do algoritmo de otimização por colônia de formigas aos problemas de reconstrução de árvores filogenéticas e dobramento de proteínas

• Autor(a) principal: Perretto, Maurício
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/111
• topic: Bioinformática; Algorítmos; Filogenia; Otimização combinatória; Bioinformatics; Algorithms; Phylogeny; Combinatorial optimization

O ser humano tem uma grande estima pelo processo de raciocínio que desenvolveu durante a sua evolução. Uma das áreas da computação foi desenvolvida com o objetivo inicial de simular a inteligência humana dentro de programas computacionais. Esta área ficou conhecida como inteligência artificial. Nas últimas décadas a inteligência artificial tem se baseado nas mais diversas formas de organização que tenham padrões. Um desses métodos é o algoritmo de otimização por colônias de formigas, apresentado no início da década de 90, e que apresentou bons resultados para vários problemas que tiveram modelos implementados. A biologia molecular visa analisar as estruturas moleculares contidas nos seres vivos, dentre elas as seqüências de DNA, RNA e os aminoácidos das proteínas. Devido o grande número de informações envolvidas nessa análise torna-se inviável em termos de tempo de processamento uma busca em todo o espaço de soluções possíveis, o que torna interessante o uso de algoritmos que percorram este espaço de busca de forma eficiente. Um dos problemas da biologia molecular é a reconstrução de árvores filogenéticas. Ele visa relacionar de forma hereditária as diversas espécies através das informações contidas em suas seqüências. Desta forma é possível saber quais espécies são mais próximas em termos evolutivos. Outro problema é o dobramento de proteínas. Uma proteína é um polímero que pode desempenhar as mais diversas funções em um ser vivo. A função que uma proteína desempenha esta diretamente relaciona a sua forma tridimensional. Uma proteína é codificada no DNA, e sintetizada no ribossomo de uma forma linear, a partir desta forma ela se dobra sobre a sua estrutura obtendo a sua forma final. Com a compreensão deste processo, seria possível a identificação de proteínas mal formadas e até mesmo o desenvolvimento de novas proteínas com funções específicas. O presente trabalho visa descrever dos modelos, baseados na otimização por colônia de formigas, desenvolvidos para os problemas. Além disso, foram desenvolvidos recursos especiais que permitem percorrer o espaço de busca de forma mais efetiva obtendo melhores soluções. Os resultados obtidos com as metodologias propostas apresentaram resultados similares ou até melhores que métodos já conhecidos que utilizaram o algoritmo de otimização por colônia de formigas para os mesmos problemas.