Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-01-24T12:07:56Z No. of bitstreams: 1 JenifferDaCamaraMedeiros_TESE.pdf: 3633645 bytes, checksum: a5a7340d511470618d8ae90c13280f87 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-01-25T14:54:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JenifferDaCamaraMedeiros_TESE.pdf: 3633645 bytes, checksum: a5a7340d511470618d8ae90c13280f87 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-25T14:54:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JenifferDaCamaraMedeiros_TESE.pdf: 3633645 bytes, checksum: a5a7340d511470618d8ae90c13280f87 (MD5) Previous issue date: 2017-08-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Sinais ac?sticos e vibrat?rios s?o utilizados por v?rias esp?cies de formigas em intera??es intra e interespec?ficas, apesar de serem pouco estudados. Entre as modalidades de produ??o de sinais vibroac?sticos est?o a estridula??o e a percuss?o. Estes sinais podem transmitir mensagens de alarme, distresse, recrutamento, ataque, ativa??o da col?nia, pistas para o provisionamento de larvas, avalia??o de recursos alimentares e n?o receptividade das f?meas. Tendo isso em vista, este estudo teve como objetivo investigar a utiliza??o de sinais ac?sticos na esp?cie Neoponera villosa (Hymenoptera, Formicidae, Ponerinae), caracterizando a estridula??o de oper?rias, gynes e machos, analisando a resposta de col?nias de N. villosa diante da estridula??o de coespec?ficos e avaliando a resposta ac?stica das col?nias ? perturba??o do ninho. Os resultados mostraram que os sinais estridulat?rios de oper?rias de N. villosa s?o compostos majoritariamente por sequ?ncias monossib?licas de chilros, sendo um chilro composto por uma ?nica sequ?ncia de pulsos. Entretanto, a maior parte dos chilros das castas reprodutivas apresentaram uma sequ?ncia de pulsos de baixa amplitude antecedendo a sequ?ncia de pulsos principal, sendo, dessa forma, constitu?dos por duas sub-unidades e caracterizando-se como chilros dissil?bicos. Os sinais estridulat?rios apresentaram ainda diferen?as significativas entre as castas quanto ao intervalo entre chilros, n?mero de pulsos por chilro, intervalo entre pulsos e taxa de emiss?o de pulsos. Diferen?as entre col?nias foram encontradas na estridula??o de gynes e machos. As col?nias de N. villosa n?o responderam aos sinais estridulat?rios de oper?rias, com mudan?a do padr?o comportamental em resposta apenas ? presen?a de companheiras de ninho e de n?o companheiras, mas sem diferen?a de resposta entre os testes com presen?a e aus?ncia de estridula??o. No contexto de perturba??o do ninho, as col?nias de N. villosa n?o responderam com emiss?o de sinais estridulat?rios, mas sim com emiss?o de sinais ac?sticos produzidos atrav?s de percuss?o. / Acoustic and vibratory signals are used by several ant species in intraspecific and interspecific interactions, although studies concerning these signal modalities are scarce. Stridulation and drumming are among the main ways of producing vibroacoustic signals. These signals can transmit messages relative to alarm, distress, recruitment, attack, colony activation, clues for provisioning of larvae, evaluation of food resources and non-receptivity of females. The aim of this study was to investigate the use of acoustic signals in Neoponera villosa (Hymenoptera, Formicidae, Ponerinae). In order to achieve our aim, we characterized workers, gynes and males stridulation; we analyzed N. villosa colonies? response to workers? stridulation and evaluated the acoustic response of N. villosa colonies to nest disturbance. The results showed that stridulatory signals of N. villosa workers are composed mainly of monosyllabic chirp trains, with chirps composed of a single sequence of pulses. Nevertheless, the majority of the chirps produced by the reproductive castes presented a low amplitude pulse sequence preceding the main high amplitude sequence of pulses. These chirps were composed of two subunits and, thus, were identified as disyllabic chirps. The stridulatory signals presented significant differences among the N. villosa castes regarding the inter-chirp interval, the number of pulses per chirp, the inter-pulse interval and the pulse repetition rate. In addition, gynes? and males? stridulation presented significant differences according to their colonies. N. villosa colonies did not respond to the emission of workers? stridulatory signals. Behavioral pattern changes occured only in response to nestmate or non nestmate presence, without any response difference between tests with stridulanting workers and mute workers. In nest disturbance context, N. villosa colonies did not respond with stridulatory signal emission, but with the emission of acoustic signals produced by drumming.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-28T19:46:50Z No. of bitstreams: 1 IngridAraujoDeMedeiros_TESE.pdf: 3685409 bytes, checksum: 490dfe91e4e489371befc4164fbda580 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-29T22:39:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 IngridAraujoDeMedeiros_TESE.pdf: 3685409 bytes, checksum: 490dfe91e4e489371befc4164fbda580 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T22:39:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IngridAraujoDeMedeiros_TESE.pdf: 3685409 bytes, checksum: 490dfe91e4e489371befc4164fbda580 (MD5) Previous issue date: 2016-05-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Em insetos sociais, a divis?o de trabalho ? uma caracter?stica marcante, ? apontada como a chave para o sucesso ecol?gico desse grupo de insetos. Esse processo envolve uma grande quest?o: como oper?rias, cognitivamente simples, podem coordenar eficientemente o desempenho de tarefas que ocorrem em paralelo com outras oper?rias ou grupos de oper?rias? Para contribuir na elucida??o dessa quest?o, examinamos a distribui??o de tarefas em col?nias da formiga Dinoponera quadriceps. O estudo foi realizado no Laborat?rio de Biologia Comportamental na UFRN. Em todas as observa??es e experimentos, as formigas foram marcadas, individualmente, com uma etiqueta alfanum?rica colada no t?rax. Para todos os experimentos o m?todo de observa??o utilizado foi o focal instant?neo, com registros a cada quinze minutos para cada indiv?duo. Para testar a influ?ncia da idade, na primeira parte do estudo, observamos tr?s vezes por semana, quatro col?nias ao longo de oito meses com duas horas por dia de observa??o para cada col?nia. Encontramos que indiv?duos jovens realizam mais tarefas dentro do ninho e t?m como tarefa principal o cuidado com imaturos; assim D. quadriceps atende ao polietismo temporal. Na segunda parte, investigamos se as oper?rias eram comportamentalmente flex?veis, sendo capazes de responder eficientemente diante de uma situa??o de estresse. Para isso, utilizamos tr?s col?nias em duas condi??es: (1) as forrageadoras eram removidas e (2) as cuidadoras eram removidas. Cada condi??o teve dura??o de nove dias, com duas horas de observa??o por dia para cada col?nia. Como resultado, para suprir a demanda da col?nia, as oper?rias foram capazes de realocar-se para as tarefas que a col?nia estava necessitando, cuidado e forrageio. Na terceira e ?ltima parte do estudo, testamos se existe varia??o da massa corporal entre as oper?rias. Durante cinco meses seguidos quatro col?nias foram observadas uma vez ao m?s por um per?odo de uma hora. No dia seguinte a cada observa??o, todas as oper?rias eram removidas do ninho e pesadas. Nossos dados mostraram que a massa corporal dos indiv?duos que permanecem engajados em atividades internas ao ninho ? maior, ou seja, s?o mais pesados quando comparadas com aqueles indiv?duos que realizam tarefas intermedi?rias e essas s?o mais pesadas que as forrageadoras. Assim, massa corporal e idade s?o moduladores da aloca??o de tarefas em D. quadriceps, e a flexibilidade nessas col?nias as tornam aptas a distribuir suas atividades de acordo com a demanda da col?nia. / In social insects, the division of labor is a hallmark, being considered the key for the ecological success of them. This process raises an important question: how can ant workers, with their simple cognitive system, coordinate efficiently the tasks performed by other workers or even by different group of workers. Aiming to clarify this question, we observed the task allocation in colonies of Dinoponera quadriceps. The study was carried out in the Behavioral Biology Lab, at UFRN. In all observations and experiments, workers were individually marked with an alphanumeric tag glued in the thorax. We used instantaneous focal method to observe the colonies, registering activities of each worker every 15 minutes. In the first part of the study we investigate the effect of age on the division of labor. We observed four colonies during eight months. Each colony was observed two hours a day, three times a week. We found that young individuals perform more nest work, and also have as the main task the immature care. Thus, D. quadriceps serves a temporal polyethism flexible model. In the second part of the study, we investigated whether the workers have behavioral flexibility, being capable of responding efficiently to a disturbance. To answer this question, it was used three colonies in two different conditions: (1) foragers were removed and (2) nurse were removed. Each condition last for nine days, and colonies were observed two hours during these nine days. As a result, colonies were capable of allocating nestmates to the task that demanded more workers due to the removal, either foraging or nursing. In the third and last part of the study, we tested the effect of the workers? weight on the task allocation. During five consecutive months four colonies were observed once a month for one hour. The next day after the observation, we removed all workers and weighted them. Our data suggest that workers that perform nest work are heavier than foragers and individuals that forage and do nest work. Our data suggest that the body weight of individuals remain engaged in activities internal to the nest is larger, they are heavier compared to those individuals that carry out these tasks and intermediate are heavier than foragers. Thus, body weight and age are modulators of task allocation in D. quadriceps, and flexibility in these colonies make them able to distribute their activities according to the demand of the colony.

As formigas são criaturas fascinantes que, além dos avanços na biologia também inspiraram pesquisas sobre teoria da informação. Em particular, o estudo resultou na criação da Teoria da Forragem de Informação, que descreve como os agentes de buscam informações em seu ambiente. Esta teoria também explica fenômenos recentes e bem-sucedidos, como crowd sourcing. Crowdsourcing tem sido aplicado a muitas atividades em engenharia de software, incluindo desenvolvimento, tradução e testes, mas uma atividade parece resistir: depuração. No entanto, os desenvolvedores sabem que a depuração pode exigir dedicação, esforço, longas horas de trabalho, por vezes, para mudar uma linha de código único. Nós introduzimos o conceito de Depuração em Enxame, para trazer crowd sourcing para a atividade de depuração. Através de crowd sourcing, pretendemos ajudar os desenvolvedores, capitalizando a sua dedicação, esforço e longas horas de trabalho para facilitar atividades de depuração. Mostramos que a depuração enxame requer uma abordagem específica para recolher informações relevantes, e descrevemos sua infra-estrutura. Mostramos também que a depuração em enxame pode reduzir o esforço desenvolvedores. Concluímos com as vantagens e limitações atuais de depuração enxame, e sugerir caminhos para superar estas limitações e ainda mais a adoção de crowd sourcing para atividades de depuração. / Ants are fascinating creatures that beyond the advances in biology have also inspired research on information theory. In particular, their study resulted in the creation of the Information Foraging Theory, which describes how agents forages for information in their environment. This theory also explains recent and fruitful phenomena, such as crowdsourcing. Many activities in software engineering have applied crowdsourcing, including development, translation, and testing, but one action seems to resist: debugging. Developers know that debugging can require dedication, effort, long hours of work, sometimes for changing one line of code only. We introduce the concept of Swarm Debugging, to bring crowdsourcing to the activity of debugging. Through crowdsourcing, we aim at helping developers by capitalizing on their dedication, effort, and long hours of work to ease debugging activities of their peers or theirs, on other bugs. We show that swarm debugging requires a particular approach to collect relevant information, and we describe the Swarm Debugging Infrastructure. We also show that swarm debugging minimizes developers effort. We conclude with the advantages and current limitations of swarm debugging and suggest directions to overcome these limitations and further the adoption of crowdsourcing for debugging activities.

Em sistemas de controle de tráfego veicular urbano existem diversas abordagens que lidam com o problema da redução do congestionamento de tráfego. Uma classe destas abordagens aplica a sincronização de semáforos a m de permitir que os veículos que viajam em um sentido possam passar diversos cruzamentos sem paradas. Este trabalho apresenta dois métodos de coordenação de agentes aplicados à sincroniza ção de semáforos. O primeiro método inspira-se em mecanismos de coordenação observados em insetos sociais e o segundo modela o problema de coordenação de semá- foros como um problema de otimização de restrições distribuído e faz sua resolução em tempo real utilizando mediação cooperativa. Inicialmente são apresentados conceitos básicos de sistemas de tráfego urbano, Swarm Intelligence e problemas de otimização de restrições. A partir dos conceitos iniciais, são apresentados os modelos propostos. Os resultados mostram que as abordagens propostas geram a coordenação entre os sem áforos sendo que o modo que os agentes estão coordenados pode mudar para se adaptar às mudanças nas condições do ambiente, gerando melhores condições de uxo de tráfego.

Sistemas multiagente são construídos para atingir objetivos complexos e abrangentes, que estão além da capacidade de um único agente. Estes objetivos podem ser representados através de tarefas, que devem ser realizadas pelos agentes de forma a otimizar o desempenho do sistema. Em muitos ambientes reais, a escala do problema envolve tanto uma grande quantidade de agentes, quanto uma grande quantidade de tarefas. Além disto, os agentes devem lidar com informações incompletas, realizando tarefas em tempo hábil. O termo extreme teams foi introduzido na literatura para designar as seguintes quatro características da alocação de tarefas: oa ambientes são dinâmicos; os agentes podem realizar múltiplas tarefas; os agentes podem possuir funcionalidades sobrepostas; e podem existir interrelacionamentos entre tarefas, impondo, por exemplo, necessidade de realização simultânea. Abordagens existentes na literatura tratam, efetivamente, apenas as três primeiras características de extreme teams. Esta dissertação apresenta um algoritmo para alocação de tarefas, chamado eXtreme-Ants, que trata todas as quatro características de extreme teams. O algoritmo é inspirado no sucesso ecológico dos insetos sociais, e utiliza as metáforas de divisão de trabalho e recrutamento para transporte cooperativo. A metáfora de divisão de trabalho proporciona decisões rápidas e eficientes, atendendo as três primeiras características de extreme teams. O recrutamento permite formar grupos de agentes comprometidos com a realização simultânea de tarefas que exigem esforço conjunto, atendendo a quarta característica: inter-relacionamentos entre tarefas. Com isto, concretiza-se de fato o conceito completo de extreme teams. Experimentos foram realizados em dois ambientes distintos: um simulador independente de domínio e o simulador RoboCup Rescue. Os resultados obtidos demonstraram que a eficiência do eXtreme-Ants é balanceada com relação ao desempenho, quantidade de comunicação e esforço computacional. / Multiagent systems aim at achieving complex and broad goals, which are beyond the capability of a single agent. These goals can be represented by tasks, which must be performed by the agents in order to optimize the performance of the system. In many real-world environments, the scale of problems involves both a large number of agents and a large number of tasks. Besides, the agents must reason with incomplete and uncertain information, in a timely fashion. The expression extreme teams was introduced in the literature to describe the following four characteristics regarding task allocation: dynamic environments; agents may perform multiple tasks; agents can have overlapping functionality; and inter-task constraints (such as simultaneous execution requirements) may be present. Existing approaches effectively deal with just the three first characteristics of extreme teams. This dissertation presents an algorithm for allocating tasks to agents, called eXtreme- Ants, which deals with all the four characteristics of extreme teams. The algorithm is inspired in the ecological success of social insects, and uses the metaphors of division of labor and recruitment for cooperative transport. The metaphor provides fast and efficient decision-making, complying to the first three characteristics. The recruitment ensures the formation of groups of agents committed to the simultaneous execution of tasks that require joint efforts, complying to the fourth characteristic: inter-task constraints. Thus, the full concept of extreme teams is indeed realized. Experiments were performed in two distict environments: a domain independent simulator, and the RoboCup Rescue simulator. The results shown that eXtreme-Ants achieves a balanced efficiency regarding performance, communication, and computational effort.

O processo reprodutivo é de extrema importância para os organismos vivos, é através dele que os indivíduos transmitem as informações contidas em seus genes para as próximas gerações. Para que qualquer indivíduo seja bem-sucedido nesse processo, o primeiro desafio a ser superado é encontrar um parceiro sexual. Para cumprir essa tarefa, machos e fêmeas comunicam sua presença utilizando uma variedade de canais sensoriais. Nas abelhas sociais,o encontro entre machos e fêmeas é um processo complexo e resultado de um refinado sistema de comunicação, mediado principalmente por sinais químicos. Embora Meliponini seja o maior e mais diverso grupo de abelhas sociais, existem poucas informações sobre a comunicação sexual desses insetos. Um fenômeno comum nesse grupo de abelhas é a formação de grandes agregados de machos nas proximidades de colônias que possuem uma rainha virgem. No entanto, os sinais envolvidos na atração dos machos e na formação desses agregados são pouco conhecidos. Desse modo, este trabalho objetivou investigar os fatores envolvidos na comunicação sexual de Meliponini. Para explorar esse problema, nós realizamos uma revisão sobre a biologia reprodutiva dessas abelhas (cap. 1), testamos o papel das forrageiras na atração de machos (cap.2), identificamos os compostos presentes nas marcas depositadas por machos nas agregações (cap.3) e investigamos os fatores relacionados à escolha dos machos por uma determinada colônia (cap. 4). Os resultados obtidos apontam que as forrageiras têm um papel central na atração dos machos e que os machos depositam ativamente seus hidrocarbonetos cuticulares nos locais de agregação. Além disso, foi possível identificar que a atratividade de uma colônia está relacionada com a sua biomassa. Assim, esses resultados contribuem para ampliar nosso conhecimento sobre o processo reprodutivo em abelhas sem ferrão e mostram que a comunicação sexual desse grupo de insetos é um processo tão complexo quanto fascinante que envolve machos, rainhas e operárias / Reproduction is the utmost important process for living organisms since it is through this process that individuals can transmit their genetic information to the next generation. To be successful in this process, the first challenge individuals need to overcome is finding a sexual partner. To accomplish this task, males and females communicate their presence using several sensorial modalities. In highly eusocial bees, this complex process is the outcome of a precise chemical communication system. Stingless bees (Meliponini) represents the most species-rich group of eusocial bees and although a lot of information related to the group can be found in the literature, very little is known about their mating communication. A common phenomenon in this group of social bees is the formation of large male aggregations in front of nests during reproductive events. However, the factors involved in the formation of such male aggregation are poorly understood. Therefore, the aim of this study was to investigate the mating communication of stingless bees. To explore this problem, we reviewed the mating biology of the bees (chapter 1), tested the role of foragers in the attraction of males (chapter 2), identified the compounds that drones deposit at the aggregation site (chapter 3) and investigated the factors related to the differential attraction of males to colonies (chapter 4). Our results suggest that foragers have a central role in the long-range attraction of males and that males actively deposit their cuticular hydrocarbons at the aggregation site. Furthermore, we observed that the number of attracted males increased with the weight of colonies, showing that the attractiveness of colonies is related to their biomass. Thus, these results contribute to improve our knowledge about the reproductive process of stingless bees and show that the sexual communication of these bees is as complex as fascinating and involves males, queens and workers

A capacidade de discriminação entre indivíduos geneticamente relacionados é de fundamental importância na teoria de Hamilton da Seleção Parental. Insetos sociais utilizam-se do olfato no reconhecimento, sendo os compostos presentes na cutícula dos indivíduos os responsáveis por esta mediação. Nesses insetos as pistas utilizadas no sistema de reconhecimento podem provir de diversas fontes distintas, tanto endógenas quanto exógenas. As pistas exógenas podem ser absorvidas a partir de materiais de construção do ninho, alimentos ou da rainha. Apesar de existir uma grande literatura a respeito dessa aquisição em formigas, cupins, abelhas melíferas e abelhas solitárias, pouco se sabe a respeito de abelhas sem ferrão. Dessa forma, o presente estudo teve como principais objetivos a análise da composição química cuticular da abelha sem ferrão Frieseomelitta varia (Lepeletier, 1836) e a verificação da influência da alimentação e dos materiais de construção do ninho na formação dos sinais utilizados nos sistemas de reconhecimento e defesa. Foram identificados um total de 48 compostos presentes na cutícula de F. varia. Dentre esses compostos os mais comuns foram hidrocarbonetos, divididos em alcanos, alcenos e alcadienos. Os hidrocarbonetos variaram de 21 a 31 átomos de carbono e os encontrados em maiores concentrações foram o heptacosano e o nonacosano. Os compostos variaram de acordo com a casta, o gênero e a idade dos indivíduos. Os testes comportamentais, juntamente com as análises químicas indicaram que os indivíduos absorvem compostos químicos a partir dos materiais do ninho. No entanto, foi mostrado que a convergência alimentar não resulta em uma maior aceitação dos indivíduos nem em uma convergência de compostos cuticulares. / The ability to discriminate among genetic related individuals has a main importance in the Kin selection Hamiltons theory. Social insects use odor cues in recognition systems, and the main used cues are compounds present in their cuticle. These cues may originate from endogenous and exogenous sources. The exogenous cues may be absorbed from nest materials, food or even from the queen. There are numerous reports concerning the origin of these cues in ants, termites, honeybees and solitary bees, although, little is known about stingless bees. Therefore, the present work had as main objectives the study of the chemical composition of Frieseomelitta varias cuticle and the verification of food and nest materials influence in the constitution of the cues used in recognition systems. A total of 48 compounds were identified in the cuticle of F. varia. The main compounds were hydrocarbons, divided into alkanes, alkenes and alkadienes. The hydrocarbons varied from 21 to 31 carbon atoms and those found in highest concentrations were heptacosane and nonacosane. The compounds varied between castes, gender and age. The behavioral tests, in agreement with the chemical analyses, showed that the individuals absorb chemical compounds from nest material. However, the results showed that food convergence imply neither in a higher acceptance of the individuals nor in a chemical convergence.

Agentes atuando em sociedade devem agir de maneira coerente para atingir um objetivo comum. A coordenação nos sistemas multiagente previne o comportamento caótico dos agentes, permite que o sistema lide com restrições globais e a interdependência entre os agentes, e faz com que o sistema possa ser composto por agentes com diferentes competências. A coordenação pode ser baseada na estrutura organizacional, onde a comunidade de agentes atua a favor de um objetivo comum através da forma como estão organizados. Em ambientes dinâmicos a organização dos agentes deve se adaptar a mudanças nos objetivos do sistema, na disponibilidade de recursos, nos relacionamentos entre os agentes, e assim por diante. Esta flexibilidade é um problema chave nos sistemas multiagente e está relacionada a modelos de adaptação como os observados nos insetos sociais. O presente trabalho propõe uma abordagem para a geração e adaptação da organização de um sistema multiagente, em tempo de execução, utilizando como base os modelos teóricos de organização das colônias de insetos sociais. Esta abordagem enfoca a alocação e o escalonamento dinâmicos de tarefas distribuídos entre agentes com diferentes competências e em ambientes de larga escala. Dois cenários principais são utilizados para experimentar e validar a abordagem proposta. Estes cenários estão baseados em problemas de pesquisa operacional denominados Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) e o Generalized Assignment Problem (GAP). Este trabalho contribui para o avanço do estado-da-arte no estudo e desenvolvimento de sistemas multiagente e na modelagem e aplicação de técnicas de inteligência de enxames em problemas computacionais. A abordagem proposta para coordenação de agentes em cenários complexos é nova, eficaz e robusta. De maneira geral, esta abordagem contribui para busca da solução de problemas de coordenação de sistemas multiagente aplicados a problemas reais. / A community of individual agents must work in a coherent manner to reach some common goal. The coordination process in multiagent systems prevents chaotic behavior of agents, makes the system able to deal with global constraints and inter-agents dependencies, and allows the system to be composed of agents with different capabilities. This process is normally based on the organizational structure, where the community of agents works towards the system goal through the manner they are organized. However, in dynamic environments, agents must be able to adapt to the changing goals of the system, to the resources available, to their relationships with another agents, to changes on the environment and so on. This problem is a key one in multiagent systems and relates to models of adaptation, such as those observed among social insects. This work proposes a new approach to generate and adapt the multiagent organization on the fly based on the theoretical models of social insects colonies organization. This approach focuses on distributed dynamic scheduling and task allocation using agents with different capabilities in large scale environments. Two main scenarios have been used to experiment and validate the proposed approach: the Resource-Constrained Project Scheduling Problem (RCPSP) and the Generalized Assignment Problem (GAP). This work contributes to advancing the state-of-the-art in the study and development of multiagent systems and in the modeling and application of swarm intelligence techniques. The proposed approach to coordinate agents in complex scenarios is novel, effective and robust. This approach contributes to the search of coordination solutions to multiagent systems real applications.

Agrupamento de dados é o processo que consiste em dividir um conjunto de dados em grupos de forma que dados semelhantes entre si permaneçam no mesmo grupo enquanto que dados dissimilares sejam alocados em grupos diferentes. Técnicas tradicionais de agrupamento de dados têm sido usualmente desenvolvidas de maneira centralizada dependendo assim de estruturas que devem ser acessadas e modificadas a cada passo do processo de agrupamento. Além disso, os resultados gerados por tais métodos são dependentes de informações que devem ser fornecidas a priori como por exemplo número de grupos, tamanho do grupo ou densidade mínima/máxima permitida para o grupo. O presente trabalho visa propor o bee clustering, um algoritmo distribuído inspirado principalmente em técnicas de inteligência de enxames como organização de colônias de abelhas e alocação de tarefas em insetos sociais, desenvolvido com o objetivo de resolver o problema de agrupamento de dados sem a necessidade de pistas sobre o resultado desejado ou inicialização de parâmetros complexos. O bee clustering é capaz de formar grupos de agentes de maneira distribuída, uma necessidade típica em cenários de sistemas multiagente que exijam capacidade de auto-organização sem controle centralizado. Os resultados obtidos mostram que é possível atingir resultados comparáveis as abordagens centralizadas. / Clustering can be defined as a set of techniques that separate a data set into groups of similar objects. Data items within the same group are more similar than objects of different groups. Traditional clustering methods have been usually developed in a centralized fashion. One reason for this is that this form of clustering relies on data structures that must be accessed and modified at each step of the clustering process. Another issue with classical clustering methods is that they need some hints about the target clustering. These hints include for example the number of clusters, the expected cluster size, or the minimum density of clusters. In this work we propose a clustering algorithm that is inspired by swarm intelligence techniques such as the organization of bee colonies and task allocation among social insects. Our proposed algorithm is developed in a decentralized fashion without any initial information about number of classes, number of partitions, and size of partition, and without the need of complex parameters. The bee clustering algorithm is able to form groups of agents in a distributed way, a typical necessity in multiagent scenarios that require self-organization without central control. The performance of our algorithm shows that it is possible to achieve results that are comparable to those from centralized approaches.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 221617 bytes, checksum: 8dea1fe4e748dc72a9e46876a76c3606 (MD5) Previous issue date: 2010-02-12 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Age polyethism is the change in activities carried out by members of a colony during its life. Older individuals have lower future value to the colony, so it would be better for the colony if they could perform more dangerous tasks outside the nest and not return to its interior. Thus, the risk of bringing pathogens into the colony is reduced, protecting internal individuals and thereby increasing the life expectancy of the colony. The first hypothesis of this study is that external ants are older than internal ones and therefore die earlier. A complementary hypothesis is that external workers are weaker, having been previously selected by the colony to carry out dangerous tasks, since the losses would be less prejudicial to the colony. To test these hypotheses, internal e external workers of the leaf-cutter ant Atta laevigata (Smith) (Hymenoptera: Formicidae) were collected from nests in the field (Viçosa, Minas Gerais State, Brazil) and also from laboratory colonies. Ants of the same size were placed individually in Petri dishes and supplied with water and honey solution 1:1. To test the second hypothesis, ants were inoculated with the fungus Beauveria bassiana (Bals.) Vuill to compare their survival to controls. In both the field and laboratory experiments, the external workers died before the gardeners, suggesting that they are older, supporting the first hypothesis, that this species use age-dependent polyethism. In the experiment with ants from the field, there was no difference in the survival curves of external ants, inoculated or not. There was a difference in the laboratory ants. The first experiment indicates that external workers are not previously weaker, but the second suggests they are. This could be the difference betweennatural conditions (where they have more contact with pathogens so more susceptible individuals may be eliminated) and laboratory conditions (less pathogens). This study is the first step to test the conveyor belt model of Schmid-Hempel. Additional studies will be important to understand the intrinsic and extrinsic mechanisms mediating progression from internal to external activities, during aging. / O polietismo etário é a mudança nas atividades exercidas pelos membros de uma colônia ao longo da sua vida. Os indivíduos mais velhos teriam menor valor futuro para a colônia, seria então melhor se realizassem tarefas fora do ninho e não retornassem ao interior do mesmo. Isso diminuiria o risco de trazerem patógenos para dentro da colônia, o que consequentemente, aumentaria a expectativa de vida da colônia. A primeira hipótese desse trabalho é que as operárias de fora do ninho de formigas cortadeiras morrem antes das de dentro sugerindo que sejam mais velhas. Uma hipótese alternativa é que as formigas que forrageiam são operárias mais fracas, previamente escolhidas pela colônia, para realizarem tarefas mais perigosas, já que as perdas das mesmas não acarretariam tantos prejuízos. Para testá-las, operárias de dentro e fora do ninho da formiga cortadeira Atta laevigata (Smith) (Hymenoptera: Formicidae) foram coletadas de ninhos no campo (Viçosa, Minas Gerais, Brasil) e também de colônias provenientes de laboratório. Formigas de mesmo tamanho foram individualizadas em placas de Petri e supridas com água e solução de mel 1:1. Para testar a segunda hipótese, formigas foram inoculadas com o fungo Beauveria bassiana (Bals.) Vuill., com objetivo de comparar a sobrevivência dessas com formigas controle. As operárias de fora morreram antes das de dentro tanto no experimento de campo quanto no de laboratório. Isto sugere que sejam mais velhas, apoiando a primeira hipótese, que essa espécie utilize o polietismo dependente da idade. No experimento com formigas do campo, não houve diferença nas curvas de sobrevivência das de fora do ninho, inoculadas ou não; mas com as formigas de laboratório houve. O primeiro experimento indica que as formigas externas não são previamente mais fracas,mas o segundo indica que sim. Isso pode ter ocorrido pela diferença entre as condições naturais (onde têm mais contato com patógenos e indivíduos mais suscetíveis seriam eliminados) e as condições de laboratório (menos patógenos). Esse estudo foi o primeiro passo para se testar o modelo esteira de Schmid-Hempel. Estudos adicionais serão importantes para entender os mecanismos, extrínsecos e intrínsecos, mediadores das mudanças nas atividades internas ao ninho para atividades externas, com a passagem da idade.