Autômatos Celulares e Estudos em Modelagem Matemático-Computacional Aplicada à Epidemiologia

Repositório destinado aos meus estudos, códigos, simulações e experimentos relacionados à disciplina de Modelagem Matemático-Computacional para Epidemiologia Computacional na UFRPE. Este espaço é dedicado a registrar o aprendizado e compartilhar ferramentas, conceitos e implementações de Autômatos Celulares (Cellular Automata - CA) e outros tópicos da área.

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Índice

• Visão Geral
• Estrutura do Repositório
• Pré-requisitos e Configuração
• Exemplos e Projetos
• Referências e Recursos

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Visão Geral

Este repositório contém:

• Implementações de Autômatos Celulares com foco em aplicações em fenômenos naturais e sociais.
• Simulações relacionadas a modelos como o Game of Life e outros autômatos unidimensionais e bidimensionais.
• Experimentos ligados ao estudo de complexidade, ordem, e auto-organização em sistemas computacionais.
• Anotações e materiais de estudo relacionados ao livro Cellular Automata de Joel Schif e outras referências importantes.

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Estrutura do Repositório

A organização do repositório segue uma estrutura modular para facilitar o acesso e o uso dos conteúdos:

📂 /src
    ├── game_of_life.py          # Implementação do Game of Life
    ├── elementary_ca.py         # Autômatos celulares elementares (Regra 110, etc.)
    ├── epidemiology_model.py    # Modelos epidemiológicos baseados em autômatos celulares
    └── utils.py                 # Funções auxiliares para visualização e análise

📂 /notes
    ├── ca_intro.md           # Introdução aos autômatos celulares
    ├── wolfram_classes.md    # Classes de comportamento dos autômatos celulares de Wolfram
    └── epidemics.md          # Simulações de propagação de doenças

📂 /examples
    ├── langtons_ant             # Exemplo da formiga de Langton (Capítulo 6 do livro)
    └── ulam_spiral              # Experimentos com a Espiral de Ulam

📂 /docs
    ├── SUMMARY.md               # Resumo do aprendizado e anotações
    ├── INSTALL.md               # Guia de instalação e execução dos scripts
    └── FAQ.md                   # Respostas às perguntas frequentes

📂 /images
    ├── ca_simulation.gif        # GIFs de simulações
    └── ulam_visualization.png   # Visualização da espiral de Ulam

Pré-requisitos e Configuração

Para executar os scripts e notebooks deste repositório, você precisará de"

• Python 3.8+
• Bibliotecas recomendadas:
  • numpy para manipulação de matrizes.
  • matplotlib e seaborn para visualização.

Passos para Configuração

1. Clone este repositório:

   git clone https://github.com/notsogreatdavi/cellular-automata.git
   cd cellular-automata

2. Instale as depend6encia com o pip:

   pip install -r requirements.txt

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Exemplos e Projetos

Aqui estão alguns exemplos e projetos que você encontrará neste repositório:

1. Game of Life

Uma implementação clássica do autômato celular bidimensional proposto por John Conway. Veja o notebook ou execute o script para observar a evolução do padrão com base nas regras locais.

2. Regra 110

Uma simulação de um autômato celular unidimensional que demonstra comportamento caótico e foi provado ser Turing-completo.

3. Modelos Epidemiológicos

Simulações de propagação de doenças utilizando autômatos celulares. Explore o impacto de diferentes variáveis como taxa de transmissão, quarentena, e vacinação.

4. Formiga de Langton

Um exemplo fascinante de como regras simples podem levar à complexidade. O comportamento emergente é explorado no contexto de sistemas auto-organizáveis.

Referências e Recursos

• Joel Schif, Cellular Automata (livro base para muitos dos exemplos deste repositório.
• Stephen Wolfram, A New Kind of Science.
• MCell - Simulador de autômatos celulares.