Titulo Estágio
Plataformas Evolutivas para Novas Representações em Programação Genética
Área Tecnológica
Sistemas Evol. e Comp.
Local do Estágio
Laboratório do Grupo de investigação ECOS (Evolutionary and Complex Systems)
Enquadramento
Os sistemas de Computação Evolucionária (CE) modelam o processo natural de evolução, aplicado a resolução de problemas, gerando uma população de soluções as quais são sujeitas a mutações e pressão selectiva com o objectivo de encontrar um óptimo (ou uma aproximação). Ainda que hoje em dia os princípios Darwinianos continuem válidos, sabe-se muito mais sobre os processos biológicos que interagem com o processo evolucionário. Os sistemas de EC propostos actualmente baseiam-se fortemente em representações duais, havendo uma clara distinção entre genótipo e fenótipo. Este tipo de representação permite a existência de mutações neutras explícitas, isto é, mutações em zonas do genoma que não codificam nada.
A questão da neutralidade e se esta beneficia ou não o processo evolutivo tem sido um tema controverso de debate, tendo vários investigadores argumentado em direcções diferentes. Contudo, nos últimos anos têm surgido diversos estudos, quer na área de Biologia quer de Computação, que defendem (e fundamentam) que é através das mutações neutras que os indivíduos conseguem uma maior adaptabilidade.
Objetivo
O objectivo deste estágio é aplicar uma plataforma de evolução em grupos/distribuída ao Regulatory Network Computational Device (ReNCoDe), um modelo computacional inspirado em redes de regulação genética artificiais, com uma representação dual. Este tipo de plataforma foi usada com sucesso noutros tipos de representação modernos, como Enzyme Genetic Programming. Contudo, o estudo comparativo com uma estratégia evolucionária simples não foi apresentado, ficando a dúvida se a performance obtida é devida somente à representação ou também à plataforma evolutiva.
Pretende-se assim a integração do ReNCoDe num sistema evolucionário distribuído, como o Network Genetic Algorithm, e a realização de um estudo comparativo com uma estratégia tradicional, usando problemas típicos de Programação Genética. A recolha de dados das mutações durante o processo evolucionário poderá permitir ainda uma análise dos efeitos da neutralidade na plataforma nova e a comparação com a já existente.
Finalmente, os resultados deste trabalho deverão ser submetidos a uma conferência de topo na área.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
Durante o primeiro semestre, 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 biblioteca disponível para o ReNCoDe. 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. A partir daqui, planear-se-á as próximas fases do estágio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
Durante o segundo semestre, espera-se que aluno proceda à implementação da plataforma, incluindo testes de verificação. De seguida deverá planificar as experiências de modo a poder comparar com a plataforma tradicional. 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
rmlopes@dei.uc.pt 📩