Titulo Estágio
Simulação multi-agente de angiogénese
Áreas de especialidade
Sistemas Inteligentes
Local do Estágio
ECOS (Evolutionary and Complex Systems Group) - CISUC / DEI
Enquadramento
A utilização de modelação multi-agente para a simulação de sistemas complexos tem vindo a ganhar espaço em diversas áreas científicas. Entre as quais se encontra a simulação dos processos biológicos de criação de novos vasos sanguíneos a partir de redes vasculares já existentes (angiogénese). Este processo é especialmente importante em diversas patologias, como por exemplo na diabetes e no crescimento tumoral. No caso de tumores sólidos, por exemplo, é comum o desenvolvimento de novos vasos que alimentam o tumor, assim contribuindo para o crescimento mais rápido das suas células. Várias terapias que têm como alvo impedir o crescimento destes novos vasos necessitam de melhor informação sobre o processo de angiogénese. As simulações computacionais podem ajudar a uma abordagem quantitativa sobre a quantidade e a localização da droga a administrar.
Objetivo
Existem já na literatura alguns exemplos da utilização de sistemas multi-agente para simular a angiogénese, com resultados importantes para a compreensão do funcionamento deste processo. Casos concretos deste tipo de simulação podem ser encontrados em [1,2,3].
No âmbito da investigação realizada no ECOS (Evolutionary and Complex Systems Group), foi criada uma plataforma multi-agente para simulação de sistemas complexos e de vida artificial (BitBang).
O principal objectivo deste projecto será o de implementar, utilizando a biblioteca BitBang, o modelo multi-agente apresentado em [1]. Pretende-se que, no decorrer deste estágio, seja implementada uma primeira versão, que sirva de protótipo.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1. Introdução à modelação multi-agente
2. Introdução à modelação e análise de sistemas complexos
3. Estudo do modelo a implementar
4. Estudo da biblioteca BitBang
5. Definição do modelo a implementar
6. Arquitectura
7. Proposta de dissertação
Plano de Trabalhos - Semestre 2
8. Arquitectura detalhada
9. Implementação
10. Experimentação
11. Análise de resultados
Condições
O estagiário trabalhará no Laboratório do ECOS (ECOSLab) no DEI, tendo à sua disposição, para realização das experiências necessárias, um cluster de computação de alta performance com 64 CPUs.
Observações
Co-orientação: Dr. Rui Travasso (Centro de Física Computacional)
A biblioteca BitBang está implementada em C++, pelo que deverá ser utilizada esta linguagem na implementação do novo modelo.
[1] J. Walpole, J. C. Chappell, J. G. Cluceru, F. Mac Gabhann, V. L. Bautch, and S. M. Peirce, “Agent-based model of angiogenesis simulates capillary sprout initiation in multicellular networks,” Integr. Biol., vol. 7, no. 9, pp. 987–997, 2015.
[2] Bentley, K., Gerhardt, H., & Bates, P. A. (2008). Agent-based simulation of notch-mediated tip cell selection in angiogenic sprout initialisation. Journal of theoretical biology, 250(1), 25-36.
[3] Daub, Josephine T., and Roeland MH Merks. "A cell-based model of extracellular-matrix-guided endothelial cell migration during angiogenesis." Bulletin of mathematical biology 75, no. 8 (2013): 1377-1399.
Orientador
Tiago Baptista
baptista@dei.uc.pt 📩