PROGRAMAÇÃO ORIENTADA A AGENTE EXEMPLO: STARLOGO

O Starlogo é um programa computacional de simulação para modelagens baseadas em agentes (AXELROD,1997). Ele foi desenvolvido no Instituto Santa Fé, em Michigan, USA, com o intuito de modelar sistemas complexos a partir de regras simples. O programa visa capacitar professores, os quais ensinaram, a estudantes, como compreender o funcionamento dos sistemas complexos. Como base usam a lógica dos sistemas naturais para fundamentar as simulações.

O Starlogo originou-se de outro programa computacional, o Logo. O Logo é uma linguagem de programação empregada, geralmente, em escolas elementares e secundárias (PAPERT, 1980). Na versão tradicional do Logo, os estudantes criam padrões geométricos e

animações por meio de comandos dados a uma tartaruga gráfica na tela do computador. Essa tartaruga pode ser usada para representar qualquer tipo de objeto: uma formiga, um carro, uma molécula. A versão tradicional é limitada por possuir apenas um pequeno número de tartarugas. Assim, para suportar a modelagem descentralizada, o Starlogo possui milhares de tartarugas, e todas elas podem desempenhar as próprias ações simultaneamente e em paralelo. Por esse motivo, as tartarugas do Starlogo possuem maior capacidade de percepção, elas podem detectar objetos no seu ambiente local. No programa, o mundo das tartarugas é dividido em pequenas seções quadradas, denominadas zonas, nas quais crescem pastos, onde as tartarugas podem procurar comida para se alimentar.

Diferentemente de muitos outros programas de modelagem, o Starlogo permite uma observação direta das ações individuais e dos padrões exibidos por grupos de indivíduos que emergem das ações individuais. A natureza espacial do programa e sua representação visual possibilitam perceber os objetos, ao invés de visualizar, apenas, as abstrações dos objetos (COLELLA, KLOPFER E RESNICK, 2001).

Segundo Colella, Klopfer e Resnick (2001), o objetivo da linguagem do Starlogo é auxiliar as pessoas a criar modelos de sistemas descentralizados. Em outras palavras, sistemas nos quais os padrões emergem de interações entre muitos objetos individuais. Sistemas descentralizados são muito comuns no mundo, mas não são fáceis de perceber e compreender. Por isso, o Starlogo é utilizado como uma ferramenta para intervir em sistemas complexos e descentralizados.

Observando os sistemas naturais como, por exemplo, um bando de pássaros em revoada, chama a atenção como eles conseguem manter movimentos tão ordenados e sincronizados, sem um planejador central. Os pássaros seguem regras simples, reagindo conforme o movimento do pássaro mais próximo. O padrão ordenado do bando surge dessa interação local.

Colella, Klopfer e Resnick (2001) destacam que o Starlogo pode ser utilizado para modelar muitos fenômenos da vida real, tais como um bando de pássaros, um engarrafamento, uma colônia de formigas, uma colméia e o mercado econômico. A modelagem funciona a partir da determinação de regras simples para os objetos (considerados como seres vivos) individuais. Com isso, é possível investigar o comportamento coletivo do sistema. O modelo, freqüentemente, exibe um comportamento em nível de sistema que não é evidente pela observação das regras individuais estabelecidas. O comportamento em nível de sistema é emergente, porque ele surge das interações entre os indivíduos.

Segundo Colella, Klopfer e Resnick (2001), as características básicas para construção do Starlogo são as tartarugas e o alimento. As premissas para a evolução são as tartarugas que se alimentam e reproduzem, e as tartarugas que não se alimentam e morrem. Contudo, é introduzida, em cada tartaruga, uma herança genética que as diferencia em nível de aptidão, o que pode torná-las mais ou menos aptas a encontrar a comida.

Essa é uma modelagem que segue a lógica predador-presa, em que a tartaruga representa o predador, e o alimento representa a presa. A modelagem é baseada num conjunto de equações diferenciais denominadas equações Lotka-Volterra. O uso dessas equações pressupõe que as mudanças na densidade da população de presas (n₁) e, a mudança na densidade da população de predadores (n₂) podem ser descritas pelas seguintes equações diferenciais: dn₁/ dt = n₁ ( b - k₁n₂) e dn₂/ dt = n₂ ( k₂n₁ - d) onde (b) a taxa de nascimento de presas, (d) é a taxa de mortes de predadores e k₁ e k₂ são as constantes. Essas equações formam a base para escrever um programa computacional que computa como a densidade populacional de predadores e presas variam no tempo (LOTKA,1956).

Dessa forma, Colella, Klopfer e Resnick (2001) destacam que o conjunto de equações Lotka-Volterra é muito usado em modelagens tradicionais e em estudos relacionados ao comportamento de todos os tipos de sistema. O objetivo é resolver os problemas de forma analítica e numérica. Esse tipo de abordagem requer um avançado treinamento matemático, o que geralmente só é alcançado em estudos universitários. O uso das equações diferenciais, de modo tradicional, funciona seguindo dois caminhos muito impessoais. O primeiro depende de manipulações de símbolos abstratos. O segundo trata com quantidades agregadas, ênfase das quais se dá nas mudanças ocorridas no nível global do sistema, desconsiderando as mudanças ao nível individual.

Os autores estabelecem que o Starlogo, ao contrário, foi desenvolvido para ser mais acessível aos estudantes, fornecendo uma forte conexão pessoal com a compreensão do modelo. Seu funcionamento está diretamente ligado às ações e interações individuais dos objetos. A intenção é descrever como os objetos individuais se comportam, já que os estudantes podem imaginar eles próprios sendo modelados e, portanto, como sairiam de determinada situação. Assim, por descrever e observar a dinâmica dos objetos em nível individual, ao invés de níveis agregados de densidades populacionais, os estudantes podem compreender mais facilmente os padrões que emergem das interações.

Em relação às aplicações do Starlogo, Axelrod (1997) evidencia o uso eficaz para modelar sistemas descentralizados, tais como: o vôo de um bando de pássaros, um

engarrafamento e o trabalho em uma colônia de formigas. O Starlogo foi projetado, especialmente, para o uso de estudantes, sendo uma ferramenta útil para esse propósito. Embora não tenha sido projetado para pesquisadores profissionais, fornece um caminho fácil para iniciar uma modelagem baseada em agentes para iniciantes programação em computacional.