Modelagem do comportamento de colônias de formigas em ambientes dinâmicos e sua aplicação em sistemas de roteamento de pacotes

Abstract

Apresenta-se a modelagem do comportamento de formigas forrageiras em ambientes dinâmicos a partir de experimentos realizados com formigas reais em laboratório, em um aparato experimental composto por uma rede de túneis colocado entre o ninho das formigas a fonte de alimento. Durante os experimentos, há mudanças na topologia da área de forrageio, com a introdução e remoção de bloqueios de alguns túneis, o que exige a capacidade de adaptação das colônias para continuarem alimentando seus ninhos de modo eficiente. Neste trabalho é proposto um novo modelo para o comportamento das formigas, o Modelo FFAC-D (Formigas Forrageiras em Ambientes Confinados e Dinâmicos) é inspirado em evidências extraídas de estudos biológicos e mostra-se capaz de reproduzir os dados experimentais, superando o problema da estagnação evidenciado em modelos anteriores. Na segunda etapa desta dissertação, busca-se aplicar os mecanismos bem sucedidos do Modelo FFAC-D ao problema do roteamento em redes de pacotes. É feita uma revisão da literatura sobre algoritmos de roteamento baseados em formigas, e, em seguida, propõe-se um novo sistema para o roteamento de pacotes baseado no Modelo FFAC-D, o MARS (Memoryless Ants Routing System). O MARS é implementado em um simulador de eventos discretos voltado à simulação de redes (NS-2), e mostra-se eficaz para a solução do problema de roteamento, com desempenho superior ao AntNet no que diz respeito aos tempos de convergência e ao consumo de largura de banda (overhead). O MARS aponta ainda vatagens sobre outros algoritmos existentes relacionadas à segurança, resiliência e qualidade de serviço (QoS)