Fishing for Interactions: A Network Science Approach to Modeling Fish School Search

Mar 26, 2021·
Mariana Macedo
,
Lydia Taw
,
Nishant Gurrapadi
Rodrigo Lira
Rodrigo Lira
,
Diego Pinheiro
,
Marcos Oliveira
,
Carmelo J. A. Bastos-Filho
,
Ronaldo Menezes
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Abstract
Computational swarm intelligence effectively solves high-dimen-sional optimization problems because of its flexibility, robustness,and (low) computational cost. Despite these striking features, swarm-based algorithms are black boxes whose dynamics may be hardto understand. In this paper, we delve into the Fish School Search(FSS) algorithm by looking at how a fish interacts within the fishschool. We find that the network emerging from these interactionsis structurally invariant to the optimization problem. However, atthe same time, our results also reveal that the level of social inter-actions among the fish depends on the problem. We show that theabsence of highly influential fish leads to a slow-paced convergencein FSS and that the changes in the intensity of social interactionsenable good performance on both unimodal and multimodal prob-lems. Finally, we examine two other swarm-based algorithms—theArtificial Bee Colony (ABC) and Particle Swarm Optimization (PSO)algorithms—and find that the structural invariance characteristiconly occurs in the FSS algorithm. We argue that FSS, ABC, and PSOhave distinctive signatures of interaction structure and flow.
Type
Publication
Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO'2021)
publications
Authors
Rodrigo Lira
Authors
Professor

Professor no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (IFPE) com doutorado em Engenharia da Computação pela Universidade de Pernambuco (2025) na área de Inteligência de Enxames e Aprendizado de Máquina. Possui Mestrado (2014) e Bacharelado (2013) em Engenharia da Computação pela mesma instituição. Realiza pesquisa de pós-doutorado em Engenharia de Sistemas na UPE. É conselheiro do Conselho Superior (CONSUP) do IFPE, atual coordenador de curso do Tecnológo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas do Campus Paulista, possuitambém experiência coordenador da Divisão de Pesquisa e Extensão.

É membro da Sociedade Brasileira de Computação (SBC), IEEE e Complexity Systems Society. Desde 2023, participa de projetos de inovação tecnológica da Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP). Já coordenou projetos de pesquisa e extensão no IFPE em parceria com instituições como FACEPE, SiDi, IPA, SOFTEX, NIC.BR e Prefeitura de Paulista.