Busca aleatória em ambientes fragmentados

Abstract

Resumo: Este trabalho propõe um estudo de busca aleatória através de caminhadas de L'evy em ambientes fragmentados, ou seja, onde a distribuição de alvos é heterogênea. Para a construção do espaço de busca os alvos não-destrutivos foram concentrados em reservas circulares, e propriedades geométricas associadas ao ambiente foram variadas. O primeiro caso estudado foi uma avaliação da busca a partir da fórmula tradicional para a eficiência, como a razão entre o número de alvos encontrados e a distância percorrida. Nesta situação, ambientes com fragmentação homogênea e heterogênea foram criados com diferentes densidades de alvos. Em todas as configurações simuladas, o máximo da eficiência energética foi atingido em ? ? 2, que corresponde ao resultado previsto na literatura para ambientes homogêneos e esparsos. Para incorporar caracter'?sticas do ambiente fragmentado no cálculo da eficiência, foi proposta uma nova fórmula que beneficia estratégias que visitam um número maior de reservas durante a busca. Nesta situação, em reservas densas se observa uma translação nos valores ótimos de ? para a esquerda no intervalo 1, 1 ? ? < 2, sendo que em reservas esparsas o máximo continua em ? ? 2. Por fim, o critério de parada para as simulações foi alterado e o forrageador deve visitar todas as reservas para completar a busca. Com esta regra diferente, as estratégias ótimas voltam a ser atingidas para ? ? 2 independente da densidade de alvos.

Abstract: This work proposes a study in random search processes using L'evy walks in fragmented environments, that is, the targets distribution is heterogeneous. In the construction of the search space the non-destructive targets were concentrated in circular patches, and the geometrical properties of the environment were varied. The first studied case was an analysis of the search through the traditional efficiency formulation, given by the ratio between the found targets and the covered distance. In this situation, homogeneous and heterogeneous fragmented environments were created with different targets densities. In all the simulated configurations, the maximum of the energetic efficiency was reached in ? ? 2, which is the expected result in the literature for homogeneous and sparse environments. To incorporate the features of the fragmented environment in the efficiency formula, it was proposed a new calculation that benefits strategies who visits a larger number of patches during the search. In this case, for dense patches it can be observed a left translation in the optimal values of ? in the interval 1.1 ? ? < 2, and in sparse patches the maximum continues in ? ? 2. Lastly, the stop condition for the simulations was changed and the forager must visit all the patches to finish its search. With this different rule, the optimal strategy is achieved for ? ? 2, regardless of the targets density.