Titulo Estágio
Grammar-Based Regulatory Network Computational Device
Área Tecnológica
Sistemas Evol. e Comp.
Local do Estágio
Laboratório do Grupo de Investigação ECOS (Evolutionary and Complex Systems)
Enquadramento
A área de Computação Evolucionária surgiu na década de 1960, inspirada nos princípios da teoria da evolução de Darwin. Primeiro com o desenvolvimento de métodos como Algoritmos Genéticos, Estratégias Evolucionárias e Programação Evolucionária, surgindo, mais tarde, a Programação Genética (GP). Estes algoritmos permitem hoje em dia resolver problemas complexos por vezes de forma mais eficiente do que software produzido por humanos.
Ainda que actualmente os princípios Darwinianos continuem válidos, sabe-se muito mais sobre os processos biológicos que interagem com o processo evolucionário. Desde a última década que novas representações para sistemas evolucionários têm sido propostas inspiradas nos conhecimentos desenvolvidos em Biologia Molecular e Biologia Evolutiva do Desenvolvimento.
Particularmente, os processos de regulação genética são um ponto fulcral de investigação e nos últimos anos foram propostos alguns modelos de computação baseados em redes de regulação artificiais.
Objetivo
O objectivo deste estágio é integrar uma das técnicas mais avançadas de GP, nomeadamente Grammar-based GP, com o Regulatory Network Computational Device (ReNCoDe), um modelo computacional inspirado em redes de regulação genética artificiais. O primeiro é uma técnica que foi adoptada por muitos investigadores tendo sido aplicada com sucesso em diferentes áreas. A segunda é um desenvolvimento recente que propõe uma representação mais fiel aos princípios da regulação, a qual tem apresentado resultados promissores.
Pretende-se assim a integração de gramáticas como mecanismo de mapeamento do fenótipo para o domínio do problema, no ReNCoDe, introduzindo a flexibilidade das gramáticas num modelo com maior evolvabilidade.
Pretende-se a contribuição no desenvolvimento do modelo do ReNCoDe, testando os conceitos em problemas típicos de Programação Genética e comparando com as técnicas não hibridadas.
A introdução de gramáticas poderá permitir também a aplicação deste modelo computacional a problemas com ambientes dinâmicos.
Finalmente, os resultados deste trabalho deverão também ser submetidos a uma conferência de topo na área.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
Espera-se uma avaliação detalhada do estado da arte na área, tanto no que toca a aspectos científicos como tecnológicos. Espera-se também que o aluno adquira os conhecimentos biológicos/genéticos necessários para o decorrer do trabalho. Após esta tarefa, o aluno deverá familiarizar-se com a bibliotecas disponíveis para o ReNCoDe e para manipulação de gramáticas. De seguida, o aluno deverá construir um documento sólido, coerente e conciso com os elementos estudados (estado da arte), bem como com um design inicial da solução proposta para o problema.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
Espera-se que aluno proceda à implementação do modelo, incluindo testes de verificação. De seguida deverá planificar as experiências de modo a poder comparar com os métodos não hibridados. No final, o aluno deverá partir para a escrita da tese final de dissertação, onde incluirá os resultados experimentais devidamente analisados.
Condições
O estágio proposto é não remunerado. O aluno terá acesso ao laboratório do ECOS, onde existem estações de trabalho à disposição e um cluster para computação científica.
Orientador
Rui Lopes / Ernesto Costa
rmlopes@dei.uc.pt 📩