Desenvolvimento e aplicação do software MGA (Molecular Genetic Algorithm)

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Couto, Rafael Carvalho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Goiás; Instituto de Química - IQ (RG); Brasil; UFG; Programa de Pós-graduação em Química (IQ)
• Palavras-chave em Português: Algoritmo genético; Confôrmeros; Mínimo global; Mínimos locais; Asparagina; Genetic algorithm; Conformers; Global minimum; Local minima; Asparagine; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/7512

O presente trabalho é focado no desenvolvimento do software MGA, que tem como objetivo a determinação das estruturas de menor energia de um dado sistema molecular, utilizando o Algoritmo Genético (AG). O AG é um método de inteligência artificial que foi desenvolvido para trabalhar com a procura de soluções que melhor atendam as condições especificadas, isto é, um algoritmo que procura a melhor resposta desejada, um resultado ótimo. O MGA utiliza três técnicas: Busca Aleatória (RS), Algoritmo Genético Não-inclusivo (NGA), Algoritmo Genético Inclusivo (IGA). Este último é caracterizado por um novo tipo de estratégia evolutiva que permite em um único cálculo e um único ciclo evolucionário obter diversos mínimos da superfície de energia potencial. Para o melhor funcionamento do algoritmo, foi feita uma otimização dos parâmetros utilizados do MGA, através da metodologia de superfície de resposta. Utilizando as técnicas RS, NGA e IGA, foram determinadas 141 estruturas moleculares distintas do aminoácido asparagina. Nos cálculos de estrutura eletrônica foram considerados os métodos semi-empíricos PM3, AM1 e RM1; e potenciais DFT, com os conjuntos de base 6-311G** e PC1. O RS determinou o Mínimo Global (GM) com facilidade, para os diferentes potenciais utilizados, e se mostrou bastante útil na determinação de geometrias moleculares onde não há um rigor na determinação de mínimos locais em ordem de energia. O NGA é eficiente na determinaçãoao do GM, realizando em um menor tempo, se comparado ao RS e IGA. O IGA mostrou-se um método mais robusto que os outros, pois além de determinar o GM é possível encontrar os mínimos locais em ordem de energia. Realizando cálculos em um tempo intermediário ao RS e NGA, o IGA determinou o GM assim como o NGA, e encontrou estruturas que não foram possíveis utilizando o RS. Os GM’s da asparagina determinados utilizando os potenciais PC1, PM3, AM1 e RM1 possuem uma grande diferença estrutural. Isto demonstra que diferentes potencias utilizados nos cálculos de estrutura eletrônica podem levar a diferentes resultados. Ao analisarmos as estruturas obtidas para os potenciais PC1, PM3, AM1 e RM1, utilizando o IGA, constata-se que há uma diferença na topologia de suas superfícies de energia potencial.