Redes Complexas de Base Territorializada (RCBT): Conceito ...
REDES COMPLEXAS Rafael Dahis Engenharia de Computação e Informação UFRJ Redes de Computadores II...
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REDES COMPLEXAS
Rafael Dahis
Engenharia de Computação e InformaçãoUFRJ
Redes de Computadores II – 2009/2
Professores: Luis Henrique
Otto
O que é uma rede ? Conjunto de Entidades conectadas por
Relações
O que é uma rede ? Conjunto de Entidades conectadas por
Relações
Na matemática... G = ( V , E ) Euler e as pontes de
Konigsberg Como percorrer a cidade sem
repetir as pontes?
Grafos Inicialmente...
Estudos de redes pequenas Análises visuais Preocupação com questões micro
Grafos Inicialmente...
Estudos de redes pequenas Análises visuais Preocupação com questões microQual o vértice
central?
Grafos Inicialmente...
Estudos de redes pequenas Análises visuais Preocupação com questões micro
Qual o vértice com maior
grau?
Grafos Inicialmente...
Estudos de redes pequenas Análises visuais Preocupação com questões micro
Qual o “ponto-
único-de-falha”?
Redes Complexas O mundo ficou mais complexo ?
Redes Complexas O mundo ficou mais complexo ?
Nossos métodos de coleta, armazenamento e processamento que evoluíram
Grafos maiores podem ser estudados...
Redes Complexas
Qual o vértice central?
Qual o vértice com maior
grau?
Qual o “ponto-
único-de-falha”?
Redes Complexas
E agora ? Viés estatístico Visualização como um dos grandes desafios
Análise de Redes Complexas - Objetivos 1 – Análise estatística e verificação de
propriedades conhecidas
2 – Formulação de modelos de geração de grafos semelhantes
3 – Estudo do comportamento da rede frente a certos eventos Adição / exclusão de um vértice Vírus Fluxo
Tipos de Redes Redes Sociais
Pessoas conectadas por ...
Tipos de Redes Redes Sociais
Músicos de Jazz conectadas por Parcerias
Tipos de Redes Redes Sociais
Pesquisadores conectadas por Colaboração
Tipos de Redes Redes Sociais
Usuários conectadas por Amizade Virtual
Tipos de Redes Redes Biológicas
Redes que representam sistemas naturais
Tipos de Redes Redes Biológicas
Cadeias Alimentares
Tipos de Redes Redes Biológicas
Redes de Neurônios
Tipos de Redes Redes Biológicas
Caminhos Metabólicos Vértices são substratos / produtos de reações
Tipos de Redes Redes de Informação
Entidades = representam informações Relacionamentos = proximidade de
informações
Tipos de Redes Redes de Informação
Redes de Conceitos
Tipos de Redes Redes de Informação
Redes de Preferências
Tipos de Redes Redes de Informação
Grafo da Web
Tipos de Redes Redes Tecnológicas
Feitas pelo homem para distribuição de produtos ou recursos
Tipos de Redes Redes Tecnológicas
Redes de Ligações Telefônicas
Tipos de Redes Redes Tecnológicas
Internet
Tipos de Redes Redes Tecnológicas
Internet
Tipos de Redes Redes Tecnológicas
Redes de Transporte
Propriedades das Redes Complexas Efeito Small-World
Experimento de Milgram 300 cartas De diversas cidades distantes, para Boston 25% das cartas chegaram “Seis graus de separação”
Propriedades das Redes Complexas Efeito Small-World
Conceito de distância Número de arestas percorridas Peso pode ser contabilizado
Distância média geodésica Média das distâncias entre todos pares de vértices
Propriedades das Redes Complexas Transitividade
Dois amigos meus tem muita chance de serem amigos
Propriedades das Redes Complexas Transitividade
Dois amigos meus tem muita chance de serem amigos
Propriedades das Redes Complexas Distribuição de Graus
Pk = probabilidade do grau ser maior que k
Lei de Potência
Propriedades das Redes Complexas Distribuição de Graus
Propriedades das Redes Complexas Resiliência
Capacidade de manter a conectividade, à medida que vértices são removidos
Pode ser expresso em função da distância média
Diferentes maneiras de se retirar vértices
Propriedades das Redes Complexas Resiliência
Capacidade de manter a conectividade, à medida que vértices são removidos
Pode ser expresso em função da distância média
Diferentes maneiras de se retirar vértices Internet
Retiradas aleatórias -> pouco efeito Retiradas especificas -> catastrófico
Propriedades das Redes Complexas Padrões de Ligações
Vértices podem ter características
Propriedades das Redes Complexas Padrões de Ligações
Vértices podem ter características
Propriedades das Redes Complexas Padrões de Ligações
Vértices podem ter características As arestas podem depender disso...
Propriedades das Redes Complexas Estruturas de Comunidade
Clusterização = encontrar grupos Distância entre vértices de um mesmo grupo é
pequena Distância entre grupos é grande
Propriedades das Redes Complexas Estruturas de Comunidade
Experimento da escola
Propriedades das Redes Complexas Estruturas de Comunidade
Experimento da escola
Estudos de Caso – Topologia da Internet Dois níveis:
Estudos de Caso – Topologia da Internet Relação de leis de potência
Grau x freqûencia de um grau Distância x vizinhança
Estudos de Caso – Topologia da Internet Internet como fenômeno “Small-World”
Alta clusterização Distância entre quaisquer dois vértices é
pequena
OBRIGADO !
Perguntas e Respostas 1) Por que as Redes Complexas
ganharam popularidade há relativamente pouco tempo ? O mundo tornou-se mais complexo ?
Perguntas e Respostas 1) Por que as Redes Complexas ganharam
popularidade há relativamente pouco tempo ? O mundo tornou-se mais complexo ?
O mundo não se tornou mais complexo. Com a evolução tecnológica, ficaram mais
simples e viáveis os processos de coleta de dados, armazenamento dos dados e processamento de algoritmos sobre estruturas de dados complexas e de larga escala, como os que definem as redes complexas.
Perguntas e Respostas 2) Quais são os três principais objetivos
dos estudos em Redes Complexas?
Perguntas e Respostas 2) Quais são os três principais objetivos
dos estudos em Redes Complexas? 1 – Análise estatística e verificação de
propriedades conhecidas
2 – Formulação de modelos de geração de grafos semelhantes
3 – Estudo do comportamento da rede frente a certos eventos Adição / exclusão de um vértice Vírus Fluxo
Perguntas e Respostas 3) O que é o efeito Small-World?
Perguntas e Respostas 3) O que é o efeito Small-World?
É o efeito que descreve o fato de que, independente do tamanho da rede, a distancia média entre quaisquer dois vértices da rede Small-World tende a ser pequena. Distância do caminho médio é menor que a
de um grafo aleatório Coeficiente de clusterização é maior que o de
um grafo aleatório
Perguntas e Respostas 4) O que é a lei da potência e onde ela é
utilizada na análise de redes complexas?
Perguntas e Respostas 4) O que é a lei da potência e onde ela é
utilizada na análise de redes complexas?
A lei da potência relaciona duas medidas de modo que uma é proporcional a outra elevada a um expoente constante. Isso significa que enquanto uma delas cresce, a outra cresce/descresce exponencialmente.
Exemplos: Grau x frequência do grau Distância x vizinhança coberta por essa distância
Perguntas e Respostas 5) O que é o efeito de transitividade em
um grafo?
Perguntas e Respostas 5) O que é o efeito de transitividade em
um grafo?
A transitividade indica que dois vizinhos de um vértice tem alta probabilidades de serem também vizinhos entre si.