Optimizaςão por Colônia de Bactérias Aplicada a Problemas de Engenharia

Abstract

A Otimização por Colônia de Bactérias ( Bacterial Foraging Optimization – BFO) é uma metaheurística inspirada no comportamento de bactérias Escherichia coli na busca por nutrientes em seu ambiente. Este trabalho propõe uma melhoria ao algoritmo básico pela combinação de duas variações já conhecidas deste: BFO Adaptativo (BFO-A) e BFO com swarming (BFO-S). No algoritmo BFO-A, cada bactéria possui o seu tamanho de passo individualizado. Isto influencia o seu comportamento que alterna entre busca global (onde o tamanho do passo é maior) e busca local (onde se reduz o tamanho do passo). Na variante BFO-S, o comportamento de swarming é implementado fazendo com que cada bactéria atraia as outras para perto de si, modificando o espaço de busca no seu entorno. Isto reflete a tendência das bactérias reais de permanecerem próximas umas das outras. De fato, elas também repelem outras bactérias muito próximas, numa analogia ao consumo d e nutrientes pelas bactérias. Assim se cria uma distância mínima entre as bactérias. O algoritmo proposto neste trabalho, chamado de BFO-SA, combina estas duas estratégias com o intuito de verificar o comportamento do algoritmo. Para análise do desempenho são usadas funções multimodais com e sem restrições e dois problemas de Engenharia Estrutural: (a) minimização do peso de uma treliça plana com dez barras, respeitando restrições de esforço e deslocamento; (b) minimização do custo de fabricação de uma viga soldada respeitando restrições de esforço e peso suportado. São realizadas comparações também entre o algoritmo BFO-SA e os algoritmos BFO-A e BFO-S usando as mesmas funções dos artigos originais. Verificou-se que, em geral, a variante BFO-A apresenta soluções de melhor qualidade que as demais.