ORGANIZAÇÃO E DIVISÃO DE TRABALHO EM FORMIGAS: UM MODELO COMPUTACIONAL

Cornélio Schwambach; Pedro Luiz de Souza Neto; Angela Balcevicz

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Trabalho

Título do Trabalho

ORGANIZAÇÃO E DIVISÃO DE TRABALHO EM FORMIGAS: UM MODELO COMPUTACIONAL

Autores

Cornélio Schwambach
Pedro Luiz de Souza Neto
Angela Balcevicz

Modalidade

Versão Final do Resumo Ensino Médio/Técnico

Área temática

Engenharias, Ciências Exatas e da Terra

Data de Publicação

28/09/2026

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

pt-BR

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/31-feira-de-ciencias-do-colegio-militar-de-curitiba-697308/1736483-organizacao-e-divisao-de-trabalho-em-formigas--um-modelo-computacional

ISBN

978-65-272-2765-6

Palavras-Chave

Formigas; Inteligência coletiva; Modelagem matemática; Equações diferenciais; Simulação computacional

Resumo

O comportamento coletivo de colônias de formigas constitui um dos mais notáveis exemplos de auto-organização biológica e inteligência de enxame na natureza, emergindo de interações locais descentralizadas e mecanismos de retroalimentação baseados em estigmergia e comunicação por feromônios. Como insetos eusociais, as formigas atuam como arquétipos de sistemas nos quais a ordem macroscópica se estabelece sem a necessidade de um controle centralizado. Este trabalho apresenta uma pesquisa teórica e aplicada focada na modelagem matemático-computacional multiescala destinada a descrever, simular e prever os padrões dinâmicos de organização social e espacial nessas colônias. A problematização do estudo fundamenta-se na necessidade de compreender quantitativamente como indivíduos com capacidades cognitivas e sensoriais limitadas conseguem gerar respostas coletivas altamente adaptativas — tais como o forrageamento otimizado, a divisão de trabalho entre castas funcionais e a defesa do ninho —, superando a escassez de modelos integrados na literatura que associem simultaneamente variáveis contínuas e processos estocásticos discretos. A hipótese central estabelece que a aplicação rigorosa de modelos matemáticos fundamentados em cálculo diferencial e integral, equações diferenciais ordinárias e parciais, combinada com teoria de grafos, cadeias de Markov, aprendizado por reforço e análises estatísticas, permite quantificar e predizer com precisão o comportamento emergente da colônia, bem como as variações da entropia do sistema ao longo do tempo. O objetivo geral consiste em desenvolver e validar um modelo computacional capaz de mimetizar a dinâmica do formigueiro por meio do acoplamento multiescala entre os estados internos dos indivíduos e os campos ambientais dinâmicos. Metodologicamente, a pesquisa estrutura-se na articulação entre uma revisão bibliográfica multidisciplinar — abrangendo ecologia, neurociência, matemática e física estatística — e a formulação de equações quantitativas. No modelo proposto, o estado individual engloba posição, velocidade, nível energético e estado comportamental, enquanto o deslocamento é representado por um passeio aleatório enviesado por gradientes de atração química, busca de recursos e evitação de ameaças. A dinâmica dos feromônios no ambiente é modelada por equações de reação-difusão que contemplam taxas de deposição, difusão espacial e evaporação contínua. Para representar as decisões de transição comportamental e recrutamento, aplicam-se matrizes de transição estocásticas e regras inspiradas nos algoritmos de inteligência de enxame (Ant System). Ademais, a metodologia contempla a construção de uma simulação digital interativa desenvolvida em linguagem JavaScript, utilizada como ferramenta experimental para monitorar a densidade populacional, as trajetórias de forrageamento e a evolução temporal da entropia do sistema sob variadas condições ambientais. Como resultados esperados, o estudo busca consolidar um arcabouço analítico e computacional preciso sobre a tomada de decisão descentralizada em sistemas biológicos complexos, oferecendo contribuições diretas para a Biologia Matemática e fornecendo subsídios fundamentais para o aprimoramento de algoritmos de otimização distribuída, computação bioinspirada e robótica de enxame.

Título do Evento: 31ª Feira de Ciências do Colégio Militar de Curitiba
Cidade do Evento: Curitiba
Título dos Anais do Evento: Anais da 31ª Feira de Ciências do Colégio Militar de Curitiba
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

SCHWAMBACH, Cornélio; NETO, Pedro Luiz de Souza; BALCEVICZ, Angela. ORGANIZAÇÃO E DIVISÃO DE TRABALHO EM FORMIGAS: UM MODELO COMPUTACIONAL.. In: Anais da 31ª Feira de Ciências do Colégio Militar de Curitiba. Anais...Curitiba(PR) CMC, 2026. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/31-feira-de-ciencias-do-colegio-militar-de-curitiba-697308/1736483-ORGANIZACAO-E-DIVISAO-DE-TRABALHO-EM-FORMIGAS--UM-MODELO-COMPUTACIONAL. Acesso em: 08/10/2026