Inteligência de Enxame

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Na natureza diversas espécies de peixes, pássaros e animais terrestres vivem em grupos e são caracterizadas por comportamentos coletivos. Esses grupos são formados por alguma necessidade biológica, uma vez que, individualmente, a capacidade desses indivíduos pode ser limitada, de modo que, vivendo isolado, um indivíduo está sujeito a uma maior probabilidade de ataques de predadores em relação àquela correspondente ao convívio em grupo. Esse comportamento é observado também nos insetos sociais, como colônias de abelhas, cupins e formigas, nas quais organismos (agentes) simples, quando em conjunto, interagem entre si e com o ambiente, apresentando um comportamento coletivo e inteligente capaz de resolver problemas de alta complexidade.  Read more Inteligência de Enxame

ECoN – Escola de Computação Natural

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6 de maio de 2014

A FCI-Mackenzie e o LCoN promovem uma oportunidade para você conhecer esse mundo da computação.

O conceito de computação vem passando por alterações ao longo dos 70 anos de Ciência da Computação. De forma ampla, a Ciência da Computação se preocupa com o estudo do processamento de informação artificial e natural. Dentro deste contexto é que se encontra a Computação Natural cujo objetivo é entender a computação na natureza e aplicar esse conhecimento em diferentes contextos, desde melhorar o entendimento sobre a natureza até o desenvolvimento de novos métodos para a resolução de problemas complexos que emergem em empresas, indústrias e em laboratórios das diversas áreas do conhecimento humano. Compreender os desafios e as soluções dessa tendência tecno-científica traz nova luz sobre o que é computação e como resolver os problemas do cotidiano.

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Algoritmos Genéticos

danilo

evolutionOs algoritmos genéticos (AG) são uma classe particular da grande área dos algoritmos evolutivos. Essas técnicas são embasadas na Teoria da Evolução das Espécies, evolucionismo, e na Genética. As principais técnicas inspiradas na biologia evolutiva são: hereditariedademutaçãoseleção natural e recombinação. Essa heurística de busca se vale de comportamentos observados na natureza para solucionar problemas reais de otimização e busca.

Por meio de uma busca guiada os AGs encontram soluções ótimas, ou aproximadas, para os problemas aos quais são apresentados. Essa é uma técnica estocástica por conta dos métodos de seleção para recombinação e mutação dos indivíduos, contudo, a busca é dita guiada, pois as soluções geradas partem de soluções existentes na população. Read more Algoritmos Genéticos

Otimização por Colônia de Formigas

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dsc05771w5rqA vida em grupos sociais beneficia diversas espécies, pois facilita tarefas do cotidiano tais como: busca por alimentos, defesa do grupo e divisão do trabalho. A sociabilidade é uma característica fortemente percebida nos insetos que vivem em colônias, como por exemplo: cupins, abelhas, formigas, entre outros. O êxito desse comportamento social na realização de tarefas motivou o desenvolvimento de ferramentas computacionais [1].

Um dos principais algoritmos inspirado no comportamento social é a otimização por colônia de formigas (do inglês Ant Colony Optimization – ACO) que tem como fonte de inspiração biológica, ou natural, o comportamento social das formigas na tarefa de forrageamento, isto é, na busca por alimentos: Read more Otimização por Colônia de Formigas

Inspirando-se na Natureza para Resolver Problemas

daniel

A computação natural é uma linha de pesquisa da ciência da computação fortemente ligada à natureza, utilizando-se de fenômenos naturais como inspiração para desenvolvimento de algoritmos, ou criando algoritmos para simulação destes fenômenos, ou até mesmo usando materiais naturais para realizar computação.

Na área de desenvolvimento de algoritmos inspirados na natureza ou bio-inspirados, os pesquisadores observam o comportamento dos fenômenos naturais e se utilizam desta observação como inspiração para novas formas de abordagem aos problemas. Como o próprio termo sugere a inspiração não quer dizer que o fenômeno é reproduzido fielmente, mas serve como base para novas ideias e pode fornecer diferentes visões de um problema. Read more Inspirando-se na Natureza para Resolver Problemas

Simulação de Ecossistema

emanuel

Um ecossistema é um sistema biológico formado por dois elementos indissociáveis: a biocenose e o biótopo. O primeiro representa um conjunto de organismos que convivem e o segundo é o meio que assegura recursos suficientes para manutenção da vida. Logo, um ecossistema é um sistema no qual os elementos, tanto da biocenose quanto do biótopo, interagem uns com os outros, formando um todo coerente e ordenado. A extensão de um ecossistema é uma questão referencial: uma árvore pode ser considerada um ecossistema, assim como a floresta à sua volta (Dagoz, 2005).

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Computação na Natureza como Tomada de Decisão

rafael

O conceito de computação vem sofrendo alterações ao longo dos, aproximadamente, 70 anos de Ciência da Computação. Atualmente, de uma forma ampla, tem-se que a Ciência da Computação se preocupa com o estudo dos processos informacionais artificias e naturais.

Dentro deste contexto é que se encontra a Computação Natural cuja principal premissa é enxergar a natureza dotada de processos informacionais e computacionais e que essa capacidade computacional pode ser entendida e modelada. De uma forma sucinta, o objetivo da Computação Natural é entender a computação na natureza e aplicar esse conhecimento em diferentes contextos, desde um melhor entendimento da natureza até o desenvolvimento de novos métodos para a resolução de problemas complexos. Seguindo essa linha de estudo, este texto aborda a informação e computação na natureza através de processos interativos e de tomada de decisão.

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[Você Conhece] Autômatos Celulares?

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Autômatos celulares (ACs) são sistemas dinâmicos totalmente discretos (no espaço e no tempo) os quais são definidos através de regras locais, ou seja, trata-se de conjuntos de entidades (células) que interagem com as células vizinhas alterando seu comportamento (estado) ao longo do tempo de acordo com as mesmas.

Mais formalmente, um autômato celular A é uma quadra A=(S,N,f,d), na qual S é um subconjunto dos números inteiros denominado conjunto de estados de A,  N representa os vizinhos de uma célula, f é uma função local de transição que define como as células mudam de estado ao longo do tempo, e  d é a dimensão de A.

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[Você Conhece] Robótica de Enxames?

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A robótica de enxames é uma abordagem que se inspira no comportamento de insetos sociais, tais como, abelhas, vespas, formigas e cupins, para coordenar sistemas robóticos compostos por uma coleção de agentes simples. Essa abordagem supõe que um comportamento coletivo emerge da interação entre os robôs simples e deles com o ambiente [1].

Assim um sistema coletivo é capaz de interagir entre si e com o meio ambiente, e a inteligência coletiva desse sistema é uma propriedade emergente que resulta de seus princípios: proximidade, qualidade, diversidade, estabilidade e adaptabilidade [2].

Desta forma, é possível usar robôs simples para desenvolver tarefas complexas, que poderiam ser: participar de um jogo de futebol de robôs; coletar contaminantes químicos ou radioativos, partícula por partícula, depositando-os em local seguro; mapeamento de locais de difícil acesso; detectar o transporte de substâncias proibidas em bagagens em aeroportos, e futuras explorações de outros planetas [3].

Além disso, o interesse pela robótica de enxame nos últimos anos ocorre por vários fatores, tais como [2]:

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O Jogo Calangos

emanuel

O jogo Calangos é baseado na modelagem de um caso ecológico real relativo às Dunas do Médio São Francisco, no Estado da Bahia, investigado por pesquisadores brasileiros. O objetivo é possibilitar ao estudante um ambiente com suficiente realismo, permitindo uma compreensão adequada dos processos ecológicos e evolutivos.

Calangos é um jogo de simulação e ação com visualização 3D em primeira ou terceira pessoa, ambientado na região das dunas do rio São Francisco, no qual o jogador controla um lagarto de uma entre três das espécies endêmicas da região: Tropidurus psammonastes, Cnemidophorus sp. nov., e Eurolophosaurus divaricatu.

Trata-se de um jogo eletrônico educativo que deve funcionar como ferramenta de apoio ao ensino e aprendizagem de ecologia e evolução no nível médio de escolaridade. Assim, não se trata de um jogo de exposição direta de conteúdos a serem aprendidos pelo estudante-jogador, mas de aprendizagem decorrente da experiência na tentativa de resolver situações-problema.