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swarm-intelligence-optimizer

An interactive simulator for optimization algorithms inspired by the collective behavior of animals such as ants, bees, birds, and wolves. Users can explore Ant Colony Optimization (ACO), Particle Swarm Optimization (PSO), Artificial Bee Colony (ABC), and Grey Wolf Optimizer (GWO), watching agents solve complex problems using simple local rules that produce emergent intelligent behavior.

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¿Qué es esto?

🎯 Consejos del simulador

📚 Glosario

Metaheuristic
Una estrategia de resolución de problemas de alto nivel que guía el proceso de búsqueda de soluciones casi óptimas, aplicable a una amplia gama de problemas de optimización sin requerir conocimientos específicos del problema.
Pheromone
En ACO, un rastro químico virtual depositado por hormigas artificiales en los bordes de un gráfico de solución, utilizado para comunicar información sobre la calidad de la solución a otras hormigas a través de comunicación indirecta (estigmérgica).
Stigmergy
Comunicación indirecta entre agentes a través de modificaciones en el entorno compartido, el mecanismo utilizado por las hormigas reales (rastros de feromonas) y la base de Ant Colony Optimization.
Fitness Function
Una función que evalúa la calidad de una solución candidata, análoga a la aptitud biológica. Los algoritmos de enjambre buscan maximizar (o minimizar) esta función mediante la búsqueda colectiva.
Exploration vs Exploitation
El equilibrio fundamental en la optimización entre explorar nuevas regiones del espacio de búsqueda (exploración) y refinar buenas soluciones conocidas (explotación). Los algoritmos de enjambre eficaces equilibran ambos.
Convergence
El proceso mediante el cual las soluciones candidatas del enjambre se concentran progresivamente alrededor de regiones óptimas o casi óptimas del espacio de búsqueda, idealmente acercándose al óptimo global.
Population
La colección de todas las soluciones candidatas (partículas, hormigas, abejas, lobos) que buscan simultáneamente el espacio de la solución, compartiendo información para guiar la búsqueda colectiva.
Velocity Update
En PSO, la regla que ajusta la dirección y velocidad del movimiento de cada partícula en función de su mejor posición personal, la mejor posición global y factores aleatorios.
Evaporation Rate
En ACO, la velocidad a la que los rastros de feromonas decaen con el tiempo, lo que impide que el algoritmo converja demasiado rápido en soluciones subóptimas y mantenga la exploración.
Waggle Dance
En el algoritmo ABC y las colonias de abejas reales, un mecanismo de comunicación donde las abejas comparten información sobre la ubicación y calidad de las fuentes de alimento con otros miembros de la colonia.
Traveling Salesman Problem (TSP)
Un problema clásico de optimización combinatoria NP-hard que solicita la ruta más corta para visitar cada ciudad exactamente una vez, un problema de referencia para ACO y otros algoritmos de enjambre.
Inertia Weight
Un parámetro en PSO que controla la influencia de la velocidad anterior de una partícula en su movimiento actual, equilibrando el impulso (exploración) con la capacidad de respuesta (explotación).
Grey Wolf Hierarchy
En GWO, la jerarquía social de lobos alfa (mejor solución), beta (segunda mejor), delta (tercera mejor) y omega (restante) que guía el proceso de búsqueda.
NP-Hard
Una clase de problemas computacionales para los cuales no se conoce ningún algoritmo eficiente (de tiempo polinomial) y para los cuales metaheurísticas como los algoritmos de enjambre proporcionan soluciones prácticas aproximadas.
Swarm Robotics
La aplicación de principios de inteligencia de enjambre a sistemas físicos de múltiples robots, donde equipos de robots simples se coordinan a través de interacciones locales para realizar tareas colectivas.
Local Optima
Una solución que es mejor que todas las soluciones vecinas pero no necesariamente la mejor en general (óptimo global). Evitar la convergencia prematura a óptimos locales es un desafío clave para todos los algoritmos de enjambre.
Global Optimum
La mejor solución absoluta en todo el espacio de búsqueda. Encontrar el óptimo global es el objetivo final de la optimización, pero demostrar que una solución encontrada es verdaderamente global es a menudo intratable para problemas NP-difíciles.
Levy Flight
Un patrón de caminata aleatorio con longitudes de pasos extraídas de una distribución de cola pesada, utilizado en algunos algoritmos de enjambre (por ejemplo, búsqueda de cuco) para permitir la exploración de largo alcance y evitar óptimos locales.
Multi-Objective Optimization
Problemas de optimización con múltiples objetivos en conflicto donde ninguna solución es mejor para todos los objetivos. Los algoritmos de enjambre se amplían para encontrar frentes óptimos de Pareto de soluciones no dominadas.
Pareto Front
El conjunto de soluciones en las que mejorar un objetivo necesariamente empeora otro, lo que representa el límite de compensación en la optimización multiobjetivo. Los algoritmos de enjambre son muy adecuados para descubrir frentes de Pareto.
Benchmark Function
Una función matemática estandarizada (por ejemplo, Rastrigin, Ackley, Rosenbrock) utilizada para probar y comparar el rendimiento de los algoritmos de optimización en diferentes características del paisaje.
Adaptive Parameter Control
Técnicas que ajustan automáticamente los parámetros del algoritmo (tamaño de la población, peso de inercia, tasa de feromonas) durante la búsqueda en función del progreso de la convergencia, lo que reduce la necesidad de ajuste manual.
Cuckoo Search
Un algoritmo de enjambre inspirado en el parasitismo de cría de los pájaros cuco, que utiliza vuelos de Levy para la exploración y una probabilidad de descubrimiento de nidos para la explotación, desarrollado por Xin-She Yang y Suash Deb (2009).
Whale Optimization Algorithm
Una metaheurística inspirada en la estrategia de caza con redes de burbujas de las ballenas jorobadas, utilizando mecanismos envolventes en espiral y de contracción, desarrollada por Seyedali Mirjalili (2016).
Bat Algorithm
Un método de optimización de enjambre inspirado en el comportamiento de ecolocalización de los micromurciélagos, donde la sintonización de frecuencia y la tasa de emisión de pulsos controlan la exploración y explotación, desarrollado por Xin-She Yang (2010).
Self-Organization
La aparición espontánea de patrones y estructuras ordenados a partir de interacciones inicialmente aleatorias entre agentes simples, sin dirección externa ni control central, es un sello distintivo de la inteligencia de enjambre.

🏆 Figuras clave

Marco Dorigo (1992)

Inventó la optimización de colonias de hormigas (ACO) en su tesis doctoral de 1992, fundando una de las ramas más influyentes de la inteligencia de enjambre. Su trabajo demostró que las hormigas artificiales que utilizan una comunicación similar a las feromonas pueden resolver problemas de optimización combinatoria.

James Kennedy (1995)

Coinventó la optimización de enjambre de partículas (PSO) con Russell Eberhart, inspirada en el comportamiento social de las bandadas de aves y los bancos de peces. PSO se convirtió en uno de los algoritmos de optimización más utilizados en ingeniería y ciencia.

Craig Reynolds (1986)

Creó la simulación de Boids que demostró cómo el complejo comportamiento de las bandadas surge de tres reglas simples (separación, alineación, cohesión). Este trabajo fundamental inspiró tanto los algoritmos de inteligencia de enjambre como la simulación de multitudes CGI en las películas.

Dervis Karaboga (2005)

Desarrolló el algoritmo Artificial Bee Colony (ABC), un método de optimización de enjambres inspirado en el comportamiento inteligente de búsqueda de alimento de las abejas con su división del trabajo entre abejas empleadas, observadoras y exploradoras.

Russell Eberhart (1995)

Co-inventó la optimización de enjambre de partículas con James Kennedy y contribuyó con una extensa investigación sobre ajuste de parámetros, análisis de convergencia y aplicaciones de PSO al entrenamiento de redes neuronales y al diseño de ingeniería.

Thomas Seeley (1990s-present)

Biólogo de la Universidad de Cornell cuyos estudios detallados sobre la toma de decisiones de las abejas proporcionaron la base científica para los algoritmos inspirados en las abejas, particularmente a través de su libro 'Honeybee Democracy' que describe la selección colectiva del sitio de anidación.

Seyedali Mirjalili (2014)

Desarrolló el Optimizador del Lobo Gris (GWO) y varias otras metaheurísticas inspiradas en la naturaleza, incluido el Algoritmo de Optimización de Ballenas y la Optimización de Llamas de Polilla, contribuyendo a la rápida expansión del conjunto de herramientas de inteligencia de enjambres.

🎓 Recursos de aprendizaje

💬 Mensaje a los estudiantes

{'encouragement': 'Swarm intelligence shows us that you do not need to be the smartest individual to solve the hardest problems -- you just need to work together using simple, honest rules. The same principle applies to learning: every small step you take builds on what others have discovered, and together we advance knowledge.', 'reminder': 'The algorithms you are exploring here are not just academic exercises. ACO routes real delivery trucks, PSO trains real neural networks, and boid-style algorithms animate real movie scenes. Understanding these tools opens doors to careers in AI, logistics, robotics, and data science.', 'action': 'Start by watching ants find the shortest path between cities in the ACO simulation. Then switch to PSO and observe how particles swarm toward the optimal solution. Try adjusting population size and iterations to see how they affect convergence. Each algorithm has a personality -- learn what makes each one special.', 'dream': "We dream of a world where swarm intelligence principles help optimize healthcare delivery in remote villages, route clean water in drought-stricken regions, and coordinate disaster relief drones -- where nature's wisdom serves humanity's most urgent needs.", 'wiaVision': 'WIA Book believes that the algorithms that optimize billion-dollar industries should be understood by everyone, not just a privileged few. Through free, interactive simulators in 206 languages, we bring swarm intelligence education to every learner on Earth.'}

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