Dissertação
Formation and optimization of vein networks in Physarum EVALUATED
O Physarum polycephalum é um bolor limoso acelular que se desenvolve como uma rede de veias altamente adaptativa onde circula o protoplasma. À medida que procura nutrientes, o Physarum mostra uma contínua reestruturação da sua rede como resposta a estímulos locais, otimizando assim as ligações entre fontes de alimento. Este comportamento de alto nível já foi explorado para resolver vários problemas de otimização. Este trabalho foca-se na construção de um modelo para a formação da rede adaptativa do Physarum que resolve algumas inconsistências de modelos anteriores. Começamos por derivar uma classe de equações que descrevem a adaptação e o fluxo de redes estáticas, compostas por canais elásticos que transportam um fluido incompressível submetido a um escoamento de Hagen-Poiseuille. Uma parametrização específica do modelo é obtida através da minimização da potência dissipada pela rede. Considerando uma parametrização mais genérica, descobrimos uma transição de fase no sistema. O modelo é aplicado à resolução de labirintos, e na construção de redes eficientes e robustas numa geometria que representa Portugal continental. Comparando as redes resultantes com o sistema ferroviário português, verificou-se que o modelo produz redes mais eficientes quando são consideradas flutuações nos fluxos dos canais. Finalmente, o modelo de adaptação é estendido para incorporar o crescimento da rede na presença de múltiplas fontes de alimento. O acoplamento dos processos produz redes semelhantes a vários sistemas encontrados na natureza. Os resultados revelam que, quando as fontes de alimento operam alternadamente, o modelo consegue replicar as conexões diretas entre fontes de alimento observadas no Physarum.
setembro 9, 2021, 10:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
