Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50091
ORCID:  http://orcid.org/0009-0004-5256-9140
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Ajuste evolutivo de um modelo de autômatos celulares para simulação de dinâmica de evacuação de pedestres
Alternate title (s): Evolutionary tuning of a cellular automata model for simulating pedestrian evacuation dynamics
Author: Simoni, Pedro Luiz Martins
First Advisor: Martins, Luiz Gustavo Almeida
First member of the Committee: Tinoco, Claudiney Ramos
Second member of the Committee: Gabriel, Paulo Henrique Ribeiro
Summary: Situações de emergência em ambientes fechados exigem que um grande número de pes- soas evacue em pouco tempo, e observar esse comportamento diretamente é inviável por razões éticas e de custo. A simulação computacional supre essa lacuna, ao permitir repro- duzir e estudar tais situações e apoiar o planejamento de medidas de segurança. Entre as técnicas disponíveis, os Autômatos Celulares (ACs) destacam-se por sua natureza leve e rápida, que viabiliza a exploração dinâmica de muitas situações e variáveis. Modelos dessa natureza, porém, dependem de parâmetros comportamentais que raramente podem ser medidos de forma direta, o que transforma sua configuração em um problema de busca em um espaço amplo e não linear, para o qual os Algoritmos Genéticos (AGs) são uma alter- nativa consolidada. Este trabalho propõe um AG construído para ajustar os parâmetros de um modelo baseado em AC de dinâmica de pedestres que combina dois modelos da literatura, um que introduz a escolha gulosa de movimento e outro que introduz os con- ceitos de campo de confusão e sinalização. O ajuste de parâmetros do AG é feito por meio da análise de métricas espaciais e temporais da evacuação: densidade, dispersão, fluxo e tempo total. Devido à ausência de dados reais, avaliou-se a eficiência do algoritmo em reproduzir a dinâmica observada em dados gerados artificialmente com o próprio modelo de AC, além do comportamento do modelo em testes normativos de dinâmicas de pedes- tres. Adicionalmente, o mesmo mecanismo evolutivo foi aproveitado para otimizar essas mesmas métricas por meio do posicionamento de placas de sinalização sobre o modelo já calibrado. Resultados experimentais mostraram que o modelo calibrado pelo AG foi ca- paz de reproduzir o comportamento espacial de referência nos regimes examinados, assim como a otimização de placas reduziu o tempo de evacuação, sendo esse ganho dependente da topologia do ambiente.
Abstract: Emergency situations in enclosed spaces require a large number of people to evacuate in a short time, and observing this behavior directly is unfeasible for ethical and cost reasons. Computational simulation fills this gap by allowing such situations to be reproduced and studied, and by supporting the planning of safety measures. Among the available tech- niques, Cellular Automata (CA) stand out for being lightweight and fast, which makes it feasible to dynamically explore many situations and variables. Models of this kind, however, depend on behavioral parameters that can rarely be measured directly, which turns their configuration into a search problem over a large, non-linear space, one for which Genetic Algorithms (GA) are an established alternative. This work proposes a GA built to adjust the parameters of a pedestrian-dynamics CA-based model that combines two models from the literature, one introducing the greedy movement choice and another introducing the concepts of confusion field and signage. The GA’s parameter adjustment is carried out through the analysis of spatial and temporal evacuation metrics: density, dispersion, flow and total time. Due to the absence of real data, the algorithm’s efficiency in reproducing the dynamics observed in data artificially generated with the CA model itself was evaluated, along with the model’s behavior in normative pedestrian-dynamics tests. Additionally, the same evolutionary mechanism was reused to optimize those same metrics through the placement of emergency signs on the already calibrated model. Ex- perimental results showed that the model calibrated by the GA was able to reproduce the reference spatial behavior across the regimes examined, just as sign optimization reduced evacuation time, with the gain depending on the environment’s topology.
Keywords: Autômato Celular
Algoritmo Genético
Simulação de Evacuação
Calibração de Parâmetros
Identificabilidade
Sinalização de Emergência
Cellular Automaton
Genetic Algorithm
Evacuation Simulation
Parameter Calibration
Identifiability
Emergency Signage
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: SIMONI, Pedro Luiz Martins. Ajuste evolutivo de um modelo de autômatos celulares para simulação de dinâmica de evacuação de pedestres. 2026. 77 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência da Computação) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50091
Date of defense: 7-Aug-2026
Appears in Collections:TCC - Ciência da Computação

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
AjusteEvolutivoModelo.pdfTrabalho de Conclusão de Curso4.3 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons