Ortiz Y, Carrión J, Lahoz-Beltrá R, Gutiérrez M

A Framework for Implementing Metaheuristic Algorithms Using Intercellular Communication.

Front Bioeng Biotechnol. 2021 May 10;9:660148.

DOI: 10.3389/fbioe.2021.660148

RESUMEN

Las metaheurísticas (MH) son procedimientos de Inteligencia Artificial que suelen basarse en la evolución que permiten obtener soluciones aproximadas de problemas difíciles, siendo procedimientos costosos desde el punto de vista computacional ya que exploran grandes espacios de soluciones. Este trabajo pretende sentar las bases de mapeos generales para implementar una HM utilizando construcciones de Biología Sintética en colonias celulares. Dos ventajas de este enfoque son: aprovechar la capacidad de paralelismo a gran escala de de las colonias celulares y el uso de procesos celulares existentes para implementar dinámicas básicas definidas en versiones computacionales. Proponemos un marco que mapea los elementos de MH a circuitos sintéticos en colonias celulares en crecimiento para replicar el comportamiento del MH en las colonias celulares. Los mecanismos de comunicación célula-célula como el quorum sensing (QS), la conjugación bacteriana y las señales del entorno se corresponden con los operadores de evolución de las técnicas de MH para adaptarse a las colonias en crecimiento. Como prueba de concepto implementamos Algoritmos Genéticos Simples codificados como circuitos sintéticos. Las pruebas de implementación muestran la utilidad del procedimiento y el hecho de que el paralelismo de las colonias celulares acelera la ejecución. Además, mostramos un ejemplo de cómo el procedimiento permite también simular un Autómata Celular.