Fundamentos da Programação

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1 Fundamentos da Programação Simulação de Sociedades Projecto: entrega dia 19 de Dezembro de 2006 (versão 1.3, actualizado a 8/12/06, consultar Errata 1.3) Na era da globalização em que indivíduos de diferentes sociedades e culturas são cada vez mais expostos a outras culturas e sociedades, e onde há uma necessidade constante de adaptação a outros modos de vida, a tolerância para com os costumes de diferentes culturas passa a ser um desafio social importante, que tem motivado muitos estudos não só em áreas da sociologia e das ciências políticas mas também da informática. Por outro lado, com o surgimento de mundos virtuais populados por avatars, e de jogos role-play onde os personagens são controlados quer por jogadores quer por agentes, as interacções sociais entre as entidades virtuais passam a tomar uma importância maior nas simulações de sociedades sintéticas, de forma a tornar credíveis os personagens não controlados por jogadores (NPCs). O êxito de jogos como o The Sims TM, ou o World of Warcraft TM, mostram a importância destas relações sociais e do desenvolvimento de sociedades sintéticas credíveis. O objectivo deste projecto é criar um simulador de um mundo sintético (e limitado) em Scheme, onde os habitantes (os agentes nesse mundo) nascem, vivem, morrem, comem e se movimentam, procurando ser o mais felizes possível. Neste mundo podem existir diferentes sociedades, com características diferentes, que caracterizam a forma como os agentes dessa sociedade se comportam e toleram os agentes de outras sociedades. O simulador deverá ser iniciado através de um conjunto de parâmetros que caracterizam as sociedades e o próprio mundo sintético, e correr durante um conjunto finito de ciclos, mostrando o que acontece às sociedades durante esse período de simulação. Este simulador permitirá estudar diversos casos interessantes de aparecimento de fenómenos de segregação em sociedades heterogéneas.

2 Pág. 2/17 1. Introdução ao O Mundo a Simular O mundo que se pretende que seja simulado pelo programa não é mais que um tabuleiro onde em cada posição se pode encontrar um indivíduo de uma dada sociedade. A dimensão do tabuleiro pode ser parametrizada (número máximo de colunas e linhas), sendo que por omissão (isto é, se nada for dito), o tabuleiro terá 81 células (9 linhas por 9 colunas). O mundo é circular, ou seja, a seguir à última linha vem a primeira linha, e antes da primeira linha está a última linha. O mesmo se passa com as colunas. No mundo o tempo passa. A cada instante (ou ciclo) o mundo é caracterizado pelas sociedades que nele existem (cada sociedade terá uma designação), pela distribuição dos seus agentes no tabuleiro e pela distribuição das fontes de comida com diferentes níveis de stock. Assim, a cada instante, cada posição do mundo poderá estar vazia, ter um agente de uma dada sociedade, ou ter uma fonte de comida. Os agentes podem nascer, comer, movimentar-se e morrer. Cada um deles tem um estado associado, que indica a sua localização, o seu nível de energia e a sua idade. O mundo tem ainda recursos em forma de fontes de comida, que aparecem em determinadas posições de acordo com certas regras de geração. A cada fonte de comida está associada uma quantidade comida ainda por ser consumida. Todos as mudanças no estado do mundo ocorrem aquando das mudanças de instante. Por outras palavras, quando um instante muda, o mundo pode apresentar novas posições para os agentes (no caso de eles se movimentarem), novas fontes de comida (que entretanto apareceram), diferentes valores para os níveis de stock das fontes de comida (se elas forem consumidas por agentes) e diferentes valores para os níveis de energia dos agentes (se os agentes perderem ou ganharem energia). Figura 1 Um mundo em

3 Pág. 3/ Os Agentes Cada agente é caracterizado pela sociedade a que pertence, pela sua posição no mundo, por uma quantidade de energia que tem armazenada, e pela sua idade. Em cada ciclo do mundo, cada agente tem a oportunidade de mudar o seu estado, podendo comer, ficar quieto, mover-se, ou morrer. O seu novo estado tornar-se-á visível no instante seguinte, depois do estado do mundo ser actualizado com esta nova informação. Em cada instante a idade de um agente aumenta uma unidade, e a sua energia decrescerá um certo valor (o custo de sobrevivência dos elementos dessa sociedade, ver Secção 1.3). Figura 2. Personagens do, Kenny, Cartman, Kyle e Stan As personagens que vamos usar no nosso enunciado são as personagens da conhecida série de animação SouthPark TM e estão representadas na Figura 2. a) Nascimento Quando o mundo é criado (no instante um) ele já é habitado por agentes, cuja localização é definida pela parametrização inicial. Também podem nascer agentes em instantes futuros, quando uma casa vazia tiver um número mínimo de vizinhos da mesma sociedade (este valor corresponde ao número de progenitores e é parametrizado para cada uma das sociedades). Por exemplo, na situação da Figura 3, se o valor necessário para o nascimento de um agente na sociedade Cartman for de pelo menos 4, no instante seguinte ao do que está representado no tabuleiro da esquerda, nasce um agente na posição (2,4) (obtendo-se o tabuleiro da direita). Nesta situação, o agente nascerá com a idade 0 e com quantidade de energia igual a metade do máximo de energia possível para os membros da sua sociedade (arredondada para baixo), ver Secção 1.3. Figura 3. Nascimento de um agente b) Movimentação. Um agente move-se no máximo uma posição em cada instante, para qualquer uma das casas adjacentes (horizontal, vertical ou diagonalmente) que estiver livre (isto é, sem outro agente e sem uma fonte de comida). Os agentes

4 Pág. 4/17 movimentam-se sempre que não estão contentes, isto é, sempre que se encontram numa posição que oferece um grau de conforto (social ou físico) abaixo da sua tolerância (social ou física) - ver Secção 1.3. Se estiverem contentes, tanto física como socialmente, os agentes não se mexem. Sempre que um agente se move, ele move-se por forma a estar mais perto de outros membros da sua sociedade, ou para estar mais perto de fontes de comida. A sua movimentação é por isso para a posição adjacente com maior nível de conforto. Claro que podem existir várias posições adjacentes em que o nível de conforto é idêntico e por isso o agente tem de decidir qual delas prefere. Durante este projecto vamos sempre assumir que em caso de empate, a ordem de preferência será decidida de acordo com a Figura 3, onde 1 significa maior preferência, e 8 significa menor preferência Figura 4. Regras de desempate Pode também acontecer que dois agentes estejam a tentar movimentar-se ao mesmo tempo para uma mesma posição. Neste caso consulte as regras de resolução de conflitos indicadas no Apêndice A. c) Morte Existem duas causas de morte possíveis para um agente: ter esgotado as suas reservas de energia ou ter atingido a esperança de vida para os elementos da sua sociedade. No primeiro caso, o agente desaparece do tabuleiro no instante seguinte ao das suas reservas de energia terem valor inferior a zero (não chega a efectuar a movimentação); no segundo caso, o agente desaparece do tabuleiro no início do turno seguinte àquele em que a sua idade ultrapassou a esperança de vida para a sua sociedade. d) Comida Um agente que está ao lado de uma fonte de comida deverá comer até ao máximo que conseguir. Mais precisamente, enquanto houver comida suficiente na fonte, ele remove em cada instante uma porção, até atingir o nível máximo de energia que pode armazenar. Tanto o ritmo com que a comida é assimilada (o tamanho de cada porção) como o limite máximo de energia que pode armazenar são parâmetros da sociedade a que pertence (ver detalhes na Secção 1.3). É possível que num dado instante, haja vários agentes em posição de comer a partir de uma mesma fonte. Neste caso consulte as regras de resolução de conflitos indicadas no Apêndice A. Se um agente não conseguir comer porque entretanto outro agente esgotou a fonte de comida, então o agente não realiza nenhuma acção nesse instante ficando na mesma posição. Note que no entanto, se houver outra fonte de comida na sua vizinhança, ele deverá recorrer a essa fonte para realizar a sua acção

5 Pág. 5/17 e) Energia Em cada instante, um agente tem um determinado nível de energia. Este valor decresce todos os instantes, de um valor definido como o custo de sobrevivência da sua sociedade). A energia de um agente aumenta de cada vez que o agente consome comida (o valor da energia que é incrementado corresponde à quantidade de comida consumida) As Sociedades No mundo podem existir várias sociedades (por exemplo, a sociedade dos Kenny, dos Cartman, dos Kyle, etc). Cada sociedade é composta por uma população de agentes que têm características e comportamentos comuns. As sociedades caracterizam-se por terem diferentes tolerâncias, esperanças de vida, número de progenitores, quantidade máxima de energia, ritmos a que a comida é ingerida, e custo de sobrevivência. a) Tolerância A tolerância é um factor que determina se o agente está ou não num estado contente e tem duas componentes, tolerância física e tolerância social. A cada instante, se o bem estar do agente (físico ou social) é menor que o seu valor de tolerância, este fica triste e tem que se movimentar, podendo em caso extremo morrer por não conseguir melhorar o seu bem estar. O estado de contentamento, ou bem estar, de um agente é medido segundo duas componentes distintas. A primeira chama-se conforto-social, e determina até que ponto um agente tolera a exclusão social, i.e., se está bem em relação à sua vizinhança. Este factor permite determinar se um individuo está contente com a sua posição actual, e obtido calculando a percentagem de vizinhos que são da sua sociedade, isto é, nº de vizinhos da mesma sociedade/8 A segunda componente é o conforto-físico, e determina se um agente está fisicamente bem. Este factor é calculado fazendo o quociente entre a energia que ele possui, e o máximo de energia que os agentes da sua sociedade podem acumular. Sempre que o conforto social é inferior à tolerância social (ou o conforto físico é inferior à tolerância física, o agente movimentar-se-á para tentar melhorar o seu bem estar. Quando isto acontece, o agente movimentar-se-á para a posição que lhe trouxer um melhor conforto, isto é, uma posição onde aumente o seu conforto social, ou onde aumente o seu conforto físico, ou seja uma posição onde existam fontes de comida adjacentes. O conforto que uma posição proporciona a um agente é dado pela fórmula (conforto-social + nº de fontes de comida adjacentes)/2

6 Pág. 6/17 Figura 5. Exemplo de situações de vizinhança de um agente No exemplo da Figura 5, considerando que o factor de tolerância social da sociedade Cartman é ¼ o agente na posição (5,2) tem conforto social ¼, por isso não se mexe, enquanto que o agente na posição (1,3) tem conforto social 1/8 e por isso movimentar-se-á. Suponhamos que o tolerância física da sociedade Kenny é ½ e a quantidade máxima de energia é 8. Se o agente na posição (1,5) tem 3 unidades de energia, o seu conforto físico é inferior à tolerância física e ele terá de se movimentar. Ele movimentar-se-á para a posição (2,5) que lhe proporciona um conforto 17/16. b) A Esperança de Vida Os agentes não vivem para sempre, existindo uma esperança de vida para cada sociedade. Assim, quando um agente passa essa idade (números de ciclos), morre. Quando um agente nasce tem idade zero, e por cada ciclo de simulação, a idade do agente é incrementada de uma unidade. c) Número de Progenitores O nascimento de agentes de uma dada sociedade depende dos costumes dessa mesma sociedade e no nosso caso assumimos que para ocorrer o nascimento de um agente, têm de se encontrar na sua vizinhança o número suficiente de progenitores. d) Quantidade Máxima de Energia, Porção Máxima de Comida e Custo de Sobrevivência Os hábitos alimentares dos agentes e a maneira como os agentes dispendem a sua energia dependem em parte da sua sociedade. Existem sociedades onde as porções por refeição são muito grandes (os agentes comem mais), e outras em que as refeições são muito rápidas e por isso a quantidade de comida ingerida é diminuta. Para modelar este fenómeno assumimos que se encontram definidos dois parâmetros que indicam a quantidade máxima de energia que cada agente pode armazenar e o número máximo de unidades de comida que pode consumir por cada acção. Os hábitos físicos de um agente também são em parte determinados pela sua sociedade. Existem sociedades mais activas e outras mais sedentárias. Para modelar este fenómeno assumimos que se encontra definido um parâmetro para cada sociedade que indica quantas unidades de energia são consumidas por turno por cada agente, o custo de sobrevivência.

7 Pág. 7/ A Comida A comida aparece no mundo de acordo com uma função de geração de comida que depende do estado do mundo e do tempo. A comida é um recurso que os agentes necessitam para se manterem vivos (mantendo o conforto físico acima do tolerância física). As fontes de comida aparecem com um valor de quantidade de comida inicial, que vai diminuindo cada vez que um agente come. As fontes de comida estão localizadas em posições no mundo e desaparecem quando os agentes consumirem toda a comida que tinha sido inicialmente gerada. Se uma fonte de comida não for suficiente para satisfazer um agente, ele apenas consome a quantidade existente não devendo procurar outras fontes para completar a acção. 2. : O simulador O simulador é activado pelo utilizador, invocando o procedimento ( mundo-inicial tempo-final funcao-geradora-de-comida) que inicia o ciclo de simulação. A cada instante o simulador avalia todas as posições no mundo, efectua as acções de cada agente e retorna o estado do mundo no instante seguinte. Por exemplo, se no instante t um determinado agente efectua a acção de se movimentar de uma posição A para uma posição B, no instante t+1 esse agente aparecerá na posição B. 2.1 Os Tipos Abstractos Para a resolução deste projecto, cada grupo deverá definir os seguintes tipos abstractos de informação: posição, comida, agente, população, sociedade e mundo. Poderá ser útil considerar ainda tipos de dados auxiliares tais como listas, listas completas e/ou tabuleiro. Para cada um destes tipos de dados deverá ser criado um módulo separado, que deverá ser gravado no ficheiro nome-do-tipo.scm O Tipo Agente Nesta secção apresentamos o tipo abstracto de informação agente. O tipo agente deverá respeitar as seguintes operações: - cria-agente : nome-sociedade x posicao x nat x nat-> agente Cria um agente de uma sociedade numa dada posição, com um valor inicial de comida e com determinada idade. - sociedade-agente : agente -> nome-sociedade Devolve a sociedade de um agente - posicao-agente : agente -> posicao Devolve a posição de um agente - comida-agente : agente -> nat Devolve a quantidade de comida que o agente ainda possui - idade-agente : agente -> nat Devolve a idade do agente - muda-sociedade-agente : nome-sociedade x agente -> agente Muda a sociedade de um agente - muda-posicao-agente : posicao x agente -> agente Muda a posição de um agente

8 Pág. 8/17 -muda-comida-agente : nat x agente -> agente Muda o valor da comida de um agente - muda-idade-agente : nat x agente -> agente Muda a idade de um agente - agente? : universal -> bool Verifica se um elemento é um agente - agentes=? : agente x agente -> bool Verifica se dois agentes são iguais O Tipo Mundo Nesta secção apresentamos o tipo abstracto de informação mundo. O tipo mundo deverá respeitar as seguintes operações: - cria-mundo: nat x nat x nat x comida* x sociedade* -> mundo Cria um mundo com o tempo e as dimensões (largura e altura) dadas, com os elementos do tipo comida espalhados nesse mundo, e habitado pelas sociedades argumento - tempo-mundo : mundo -> nat Devolve o tempo actual do mundo - dimensoes-mundo : mundo -> par Devolve um par com as dimensões largura e altura do mundo - comida-mundo : mundo -> lista Devolve a lista dos elementos do tipo comida que ocorrem no mundo - sociedades-mundo : mundo -> lista Devolve a lista de todas as sociedades presentes no mundo - sociedade-nome-mundo : nome-sociedade x mundo -> sociedade Devolve a sociedade do mundo com o nome dado - posicao-mundo ; posicao x mundo -> elem Devolve o elemento do mundo na posição argumento Deverá ainda definir as seguintes operações auxiliares sobre o tipo de dados mundo: - muda-tempo-mundo : nat x mundo -> mundo Muda o tempo do mundo para o valor dado - altera-agente-mundo ; agente x mundo -> mundo Introduz o agente dado no mundo (removendo o elemento que eventualmente exista na posição onde este é introduzido) - mata-agente-mundo ; agente x mundo -> mundo Remove o agente dado do mundo - move-agente-mundo ; agente x posicao x mundo -> mundo Move o agente para a posição dada - altera-comida-mundo ; comida x mundo -> mundo Introduz no mundo o objecto comida dado como argumento (removendo o elemento que eventualmente exista na posição onde este é introduzido) - posicao-desocupada? : posição x mundo -> bool Retorna true se e só se a posição no mundo está desocupada - posicao-ocupada? : posição x mundo -> bool Retorna true se e só se a posição no mundo está ocupada Outros TAIs Os restantes tipos dados devem ser definidos pelos grupos adequadamente e conforme sejam necessários. No entanto, para que seja possível gerir a parametrização do seu programa, e permitir que o seu programa seja testado de uma forma fácil, deverá respeitar os construtores dos tipos seguidamente apresentados:

9 Pág. 9/17 - cria-posicao: nat x nat -> posicao Devolve a posição composta pelo par dos dois argumentos - cria-comida: posicao x nat -> comida Devolve um objecto do tipo comida na posição e com o número de unidades de comida dados como argumento - cria-pop: agente* -> pop Cria a população formada pelos agentes dados como argumento - cria-sociedade: string x nat x real x real x nat x nat x nat x nat x pop -> sociedade Devolve a sociedade onde os argumentos representam (por esta ordem) o nome da sociedade, a esperança de vida dos agentes da sociedade, as tolerâncias social e física, o número de progenitores da sociedade, os parâmetros quantidade máxima de energia, porção máxima de comida e custo de sobrevivência, e a população da sociedade. 2.2 O Ciclo de Simulação Cada ciclo de simulação deve receber um mundo num instante t e retornar um mundo no instante seguinte t+1. O mundo no instante t+1 é obtido do mundo no instante t através da execução das seguintes operações: 1. retirar do mundo os agentes que atingiram a esperança de vida da sua sociedade; 2. efectuar as acções de todos os agentes de acordo com o definido na Secção 1.2; consulte o Apêndice A para regras de resolução de conflitos; 3. acrescentar ao mundo os agentes que nasceram em casas desocupadas; 4. introduzir no mundo as novas fontes de comida de acordo com a função geradora de comida; 5. Mostrar o mundo resultante usando a interface definida na Secção 2.4. Idealmente todas as acções deveriam ser efectuadas em simultâneo mas, como vimos na Secção 1.2, a movimentação dos agentes e a sua alimentação pode causar situações de conflito; podemos ter por exemplo o caso de dois agentes tentarem movimentar-se para a mesma posição, ou o caso de dois agentes tentarem alimentar-se mas não haver comida suficiente para os dois. Assim, teremos de adoptar uma ordem pela qual as acções são realizadas. Essa ordem, bem como a resolução de conflitos, encontra-se descrita em detalhe no Apêndice A. 2.3 A Interacção com o Utilizador A simulação da evolução deverá resultar da invocação ( mundo-inicial tempo-final funcao-geradora-de-comida) onde mundo-inicial representa o mundo inicial, tempo-final indica o número de instantes que devem ser simulados e funcao-geradora-de-comida é uma função que dado um mundo gera um elemento do tipo comida que deverá ser adicionado ao mundo, ou retorna o valor false. A simulação deve mostrar a representação gráfica do estado inicial e de cada um dos estados intermédios da evolução; deve ainda retornar a representação externa do estado do mundo após a simulação de todos os passos (ver Secção 2.4). Deverá ser ainda disponibilizar a função (-um-passo mundo funcao-geradora-de-comida)

10 Pág. 10/17 que simula um passo da simulação tal como descrito na Secção 2.2. Deverá mostrar o estado do mundo obtido e retornar a sua representação externa. Os alunos que assim pretenderem poderão definir ainda a função (-inter mundo-inicial tempo-final funcao-geradora-de-comida) que permitirá uma interacção com o utilizador para que este possa controlar os parâmetros bem como a evolução da simulação. Poderão ainda incluir no relatório sugestões de novas abordagens e eventuais resultados da aplicação das mesmas. As actividades desenvolvidas neste sentido serão contempladas na avaliação da inovação (Ponto 4). 2.4 A Interface Por forma a visualizar a evolução do seu mundo em cada instante de tempo é disponibilizada uma interface gráfica. Para poder utilizá-la tem que: 1. Colocar na directoria que contém o seu programa o ficheiro interface.zo, e a pasta xpm disponíveis na página da cadeira; 2. No início do código deverá colocar a instrução: (require "interface.zo"). Esta interface providencia a função mostra-mundo, que recebe o mundo na sua representação externa (descrita em seguida) e apresenta de uma forma gráfica esse mundo. Invocações posteriores a esta função actualizam a imagem, permitindo-lhe ver a evolução do mundo. mostra-mundo: mundo-externo -> nada Representação Externa do Mundo Para haver uma separação clara entre a interface e o seu programa, estabeleceuse que a comunicação entre estes será feita através de uma representação externa do mundo. Logo, para utilizar a interface deverá começar por definir um método que converta a sua representação do mundo para a representação externa, passando depois como argumento para o mostra-mundo o mundo convertido. A representação externa é uma única string (cadeia de caracteres) 1. Esta string tem duas componentes separadas por um espaço (" "), a primeira é o tempo do mundo, a segunda representa o tabuleiro. O tempo do mundo é representado por uma string de caracteres numéricos, por exemplo a string "120" representa o instante de tempo 120. O tabuleiro é composto por um conjunto de pequenas strings separadas por espaços ou por mudanças de linha ("\n"), cada uma destas pequenas strings representa o conteúdo de uma posição no tabuleiro, os separadores têm o seguinte significado: " " - serve para separar as posições consecutivas do tabuleiro; "\n" - serve para separar as linhas do tabuleiro. 1 As strings são suportadas nativamente pelo Scheme. Consulte a documentação da linguagem ( onde se definem as funções de manipulação de strings. Posteriormente serão publicados na página alguns exemplos de utilização dessas funções.

11 Pág. 11/17 As pequenas strings entre os separadores permitem representar: agentes, espaços vazios, e quantidades de comida. agente - é representado por uma string que representa a população a que o agente pertence, mais nenhuma informação do agente é necessária no contexto da interface. Um exemplo de um agente será a string "Kenny". (Ver Secção sobre os possíveis nomes.) comida - é representada por uma string de caracteres numéricos, sendo esse número a quantidade de comida. Um exemplo de comida será a string "10", que significa a existência de 10 unidades de comida numa determinada posição. espaço vazio - é representado pela string "@". Para clarificar estas regras encontra-se na figura o mundo correspondente à representação externa: 3 Kyle\n@ Figura 6. Representação gráfica de uma string Velocidade da Simulação A invocação da função mostra-mundo será feita pelo procedimento a cada instante de tempo. Se não houver uma pausa entre invocações ao mostra-mundo, a simulação corre tão depressa que torna impossível a visualização dos vários instantes. Para controlar a velocidade de simulação foi disponibilizada a função velocidade: velocidade: real -> nada Esta função recebe um número real entre 0 e 10 (exclusive) e fixa a velocidade de simulação. Quanto mais próximo de zero, maior será a pausa imposta a seguir a cada invocação do mostra-mundo Gráficos, e Número Máximo de Sociedades Na pasta xpm encontra-se um conjunto de ficheiros de extensão *.xpm. Estes ficheiros são pequenas imagens que representam os agentes do nosso mundo. O aluno interessado poderá alterar essas imagens por outras de agentes mais do seu agrado, desde que não altere o tamanho das imagens. Os ficheiros espaco.xpm, comida.xpm, e desconhecido.xpm, são usados para o espaço vazio, para a comida, e para um elemento inválido (erros na representação externa), respectivamente. Os restantes ficheiros têm o nome: agente-<nome>.xpm, em que <nome> é o nome utilizado na representação externa para a sociedade na qual essa imagem é utilizada. O numero máximo de sociedades é portanto controlado pelo número de ficheiros agente-<nome>.xpm existentes na pasta xpm.

12 Pág. 12/17 3. Testes Será disponibilizado oportunamente na página da cadeira, secção do projecto, um conjunto de testes que permitirão testar certas situações de simulação controladas. É importante que o relatório inclua estes testes e mais alguns que os alunos considerarem relevantes, mostrando os resultados e discutindo os mesmos de uma forma crítica. 4. Avaliação Automática O programa será avaliado automaticamente, pelo que deve respeitar os tipos definidos anteriormente. Deverá respeitar os requisitos definidos na Secção 2.3 bem como o formato para a interface descrito na Secção 2.4. Trabalhos que não estejam em conformidade com estes requisitos serão penalizados em 3 valores. 5. Classificação A nota do projecto será baseada nos seguintes aspectos: 1) Execução correcta (35%) 2) Facilidade de leitura- abstracção procedimental, abstracção de dados, nomes escolhidos, paragrafação, qualidade dos comentários (25%) 3) Relatório (30%) 4) Estilo de programação e inovação nas perguntas. (10%) 6. Condições de realização e prazos O projecto deve ser realizado em grupos de 3 alunos. Os alunos de um grupo podem pertencer a qualquer turno das aulas práticas de qualquer das duas licenciaturas (LCEI e LERC). Os alunos devem proceder à inscrição do grupo através do sistema Fénix. O projecto deve ser entregue até às 17:00 horas do dia 19 de Dezembro de 2006, no secretariado do DEI (2º piso, Núcleo 1). Um modelo de relatório, que devem adaptar de acordo com as vossas necessidades, será disponibilizado no sistema Fénix. Os projectos em atraso serão aceites até ao dia 24 de Dezembro 2, sendo os alunos penalizados com 0,5 valores por cada dia de atraso. A partir das 16:00 do dia 24 não se aceitam mais projectos. Os grupos que entregarem os projectos até às 17:00 horas do dia 12 de Dezembro de 2006 no secretariado do DEI terão um bónus de 1 valor na nota do projecto. O projecto deve ser entregue dentro de uma capa ou encadernado, apresentando visivelmente o número do grupo e o número e nome dos seus autores. Projectos que não sejam entregues nestas condições serão penalizados com 3 valores. 2 Durante os dias 16 e 17 de Dezembro e na eventualidade de no dia 24 de Dezembro não haver ninguém no secretariado do DEI, o projecto deverá ser entregue na Portaria do Tagus ao cuidado da Professora Ana Paiva.

13 Pág. 13/17 Para além disso, a entrega do código por via electrónica é obrigatória e deverá ser feita através do Fénix; cada grupo deverá submeter um ficheiro.zip com os módulos para os diferentes TAIs bem como todos os outros ficheiros necessários para a correcta execução do programa. Um trabalho é considerado entregue no dia x se o relatório for entregue no secretariado do DEI até às 17:00 horas do dia x (16:00 no caso do dia 24 de Dezembro) e o código for entregue através do sistema Fénix até às 23:59 do dia x. Pode ou não existir uma discussão oral do projecto e/ou uma demonstração da funcionalidade do mesmo (sendo a discussão decidida caso a caso pelo corpo docente da disciplina). Projectos iguais, ou muito semelhantes, serão classificados com zero valores. O corpo docente da disciplina será o único juiz do que se considera ou não copiar num projecto.

14 Pág. 14/17 Apêndice A. Resolução de Conflitos em Para resolver as situações de conflito adoptamos uma ordem pela qual os agentes efectuam as suas acções. Assim, o primeiro agente a efectuar uma acção é o agente na posição (1,1) do mundo, seguido do agente na posição (1,2), e assim sucessivamente. No exemplo da Figura 7, o primeiro a efectuar a acção seria o Kenny-1-2, 3 depois seria o Cartman1-3, seguir-se-ia o Kenny-1-5, depois o Kyle-2-2, e assim sucessivamente até chegarmos à última posição do mundo. Figura 7. Prioridades nas acções dos agentes A primeira acção que é simulada no mundo é a acção global de remoção de todos os elementos que ultrapassaram a esperança de vida da sua sociedade. Assim, supondo que o agente Kenny-2-4 tem 6 anos de idade e a esperança de vida da sociedade Kenny é 5, devemos começar por retirar o agente Kenny-2-4 do mundo no instante t e obtemos o mundo representado na Figura 8. Figura 8. Mundo antes da fase de acções individuais 3 Neste texto usaremos a notação soc-x-y para denotar o agente da sociedade soc que se encontra na posição (x,y) do mundo.

15 Pág. 15/17 Seguidamente, temos de simular as acções de cada um dos agentes. Como referido acima, as acções individuais dos agentes são efectuadas por ordem de modo a evitarmos conflitos. Vamos ilustrar de seguida situações de conflito e as respectivas soluções. Todas as acções efectuadas têm por base o estado do mundo na Figura 8. Comecemos pelo agente Kenny-1-2. Como não existe comida na vizinhança do agente Kenny-1-2, teremos de avaliar qual o seu conforto físico e social na posição (1,2). Se os valores de conforto físico e social forem superiores às respectivas tolerâncias da sociedade Kenny, ele ficará na mesma posição, caso contrário, ele mover-se-á para a posição de maior conforto na sua vizinhança que esteja livre. Supondo que o agente não está contente na posição (1,2) ele escolherá a posição de maior conforto de entre as seguintes: (5,3), (1,1), (2,1) e (2,3) desempatando pela ordem indicada na Figura 4. O conforto da posição (5,3) é 1/16, o da posição (1,1) é 1/16, o da posição (2,1) é 10/16, e o da posição (2,3) é ½, sendo, por isso a posição (2,1) a de maior conforto para Kenny-1-2, Figura 9 (esquerda); seguidamente efectuamos a acção do agente Cartman-1-3. Suponhamos que Cartman-1-3 não está confortável socialmente na posição (1,3) ele terá de se mover para uma das posições adjacentes que esteja livre. As posições adjacentes a (1,3) são (5,2), (5,3), (5,4), (1,2), (1,4), (2,2), (2,3) e (2,4). Vemos imediatamente que as posições (5,2) e (2,2) estão ocupadas, restando por isso apenas as posições (5,3), (5,4), (1,2), (1,4), (2,3) e (2,4). Como pretendemos que as acções individuais representem um movimento colectivo, devemos notar que Cartman-1-3 não se pode mover para a posição (1,2) pois essa era a posição que era ocupada por Kenny-2-1 no início da fase de acções individuais, Figura 8. Temos por isso que as únicas posições disponíveis para Cartman-1-3 se movimentar são (5,3), (5,4), (1,4), (2,3) e (2,4). À excepção da posição (5,3) que tem um vizinho da sociedade Cartman e proporciona um conforto 1/16, qualquer das outras posições dará o mesmo conforto social a Cartman-1-3 (conforto 0), pois não têm vizinhos da sociedade Cartman. No entanto, duas delas, (2,3) e (2,4), contêm fontes de comida em posições adjacentes, dando assim um conforto (1/2). Para desempatar entre estas duas posições será usada a regra da Figura 4 e o agente mover-se-á para a posição (2,3), Figura 9 (direita).

16 Pág. 16/17 Figura 9. Mundo após movimentação de Kenny-1-2, Cartman-1-3, e Kenny-1-5 Efectuemos agora a movimentação de Kenny-1-5 e suponhamos que também ele não está confortável fisicamente na posição (1,5). Novamente, as posições adjacentes a (1,5) são (5,4), (5,5), (5,1), (1,4), (1,1), (2,4), (2,5) e (2,1). Destas, a posição (5,1) está ocupada e a posição (2,1) já foi ocupada pelo agente que estava na posição (1,2). Restam por isso as posições (5,4), (5,5), (1,4), (1,1), (2,4) e (2,5) livres. Notem que (2,4) era inicialmente ocupada por Kenny-2-4, que morreu logo no primeiro passo da simulação por ter ultrapassado o limite de idade. Esta posição continua no entanto a ser uma posição elegível para a movimentação de Kenny-1-5 pois estava livre no início da fase de acções individuais, Figura 8. A movimentação de Kenny-1-5 será para a posição (2,5) pois é a que lhe dá maior conforto, com 2 vizinhos da sociedade Kenny e 2 fontes de comida (18/16). Outro tipo de conflitos deriva do facto de mais de um agente estar a alimentar-se de uma mesma fonte de comida. Continuando com a nossa simulação, o próximo agente a efectuar uma acção é o Kyle-2-2. Suponhamos que o Kyle-2-2 pretende consumir as duas porções de comida existentes. Caso isso aconteça, a sua reserva de energia aumenta de 2 unidades e a comida presente na posição (3,1) desaparece, o que impossibilita que o agente Kyle-3-2 também se alimente. Note que de acordo com o estado do mundo antes das acções individuais, Figura 8, o agente Kyle-3-2 também teria direito a alimentar-se. Como esta acção foi impossibilitada por acção de um outro agente, o agente Kyle-3-2 ficará parado quando for a sua vez de realizar uma acção. Note que no caso de existir uma outra fonte de comida ao lado de Kyle- 3-2, ele tentará alimentar-se dessa fonte quando chegar a sua vez de agir. A simulação continuaria a ser feita para os restantes agentes e após a realização das acções individuais de cada agente, todos envelhecem um ano. Figura 10. Mundo após a fase de acções individuais

17 Pág. 17/17 Após a fase de acções individuais existe a fase de nascimento de novos agentes. Nesta fase devem ser percorridas todas as posições vazias do tabuleiro (já actualizado com as movimentações de todos os agentes, Figura 10) e, para cada uma delas, verificar se vai ocorrer algum nascimento. Os nascimentos de agentes de uma sociedade, tal como referido na Secção 1.2, ocorrem sempre que há uma concentração de agentes (não contabilizamos os agentes nascidos neste turno de simulação) dessa mesma sociedade em redor dessa posição. No caso de existirem duas ou mais sociedade nessas condições, não ocorre nascimento. Suponhamos que o número de progenitores necessários é 2 nas sociedades Cartman e Kyle, e 3 no caso da sociedade Kenny. Neste caso na fase de nascimentos nasceriam os agentes Cartman-1-1, Cartman-1-2, Cartman-1-3, Kyle-3-3, Cartman-4-1 e Cartman-4-2. Na posição (1,4) não ocorre nenhum nascimento pois Cartman-1-3 nasceu neste turno. Por razão semelhante não há nenhum conflito no nascimento de Cartman-4-2. Na posição (3,1) não ocorre nenhum nascimento porque existe um conflito entre Kenny e Kyle. Figura 11. Mundo após a fase de nascimentos Finalmente, a última fase de cada passo de simulação é a introdução de novas fontes de comida. Estas fontes de comida são geradas de acordo com uma função que é dada como argumento do problema.