School of InformationUniversity of Michigan

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¿Por qué las redes son interesantes para estudiar

Instructor: Lada adánica

Contorno

el papel de las redes en la vida, la naturaleza y la investigación

qué modelo de redes: estructura y dinámica modelos (estructura):

Erdos-Renyi grafo aleatorio Watts-Strogatz modelo pequeño mundo Redes libres de escala Barabási-Albert

Consecuencias (dinámica): difusión de la enfermedad y la información Búsqueda por navegar por la red resistencia Aplicaciones IR

ejemplos: análisis temprano red social

1933 Moreno muestra primero sociograma en la reunión de la Sociedad Médica del Estado de Nueva York artículo de NYT intereses: efecto de las redes sobre, por ejemplo, propagación

de enfermedades

Precedido por los estudios de (pre) niños de la escuela en la década de 1920

Fuente: The New York Times (3 de abril de 1933, página 17).

ejemplos: análisis temprano red social

Niños de la escuela - temas favoritos (y en cautiverio) de estudio

En estos días mucho más difícil porque necesitan el consentimiento de los padres para recopilar datos de la red social,

Fuente: Una Red de atracción en una cuarta clase de Grado (Moreno, "¿Quién sobrevivirá? ', 1934).

niños

niñas

¿Cuáles son las redes?

Las redes son colecciones de puntos unidos por líneas.

"Red" ≡ "Gráfico"

puntos líneas

vértices bordes, arcos matemáticas

nodos enlaces ciencias de la computación

sitios bonos física

actores corbatas, las relaciones

sociología

nodo

borde

ejemplos: Redes Políticos / financieros

Marcos Lombardi: seguimiento y asigna fiascos financieros mundiales en los años 1980 y 1990 (se suicidó 2000)

fuentes públicas buscados como artículos de noticias redes dibujó a mano (unos dibujos tan ancho como 10 pies) Libro: Hobbs, Robert. Marcos Lombardi: redes globales / Robert

Hobbs .. Nueva York: Independiente curadores internacionales, C2003 ..

Entender través de la visualización

"Me pasó a ser en el Drawing Center cuando se estaba instalando el espectáculo Lombardi y varios consultores del Departamento de Seguridad Nacional entró para echar un vistazo. Ellos dijeron que encontraron la obra reveladora, no porque las conexiones financieras y políticas trazó eran nuevas para ellos, sino porque Lombardi les mostró una manera elegante de gama información dispar y dar sentido a las cosas, que pensaban que podría ser útil para sus esfuerzos de seguridad . Yo no sé si para encontrar esa respuesta reconfortante o alarmante, pero vi exactamente lo que querían decir ".

Michael KimmelmanWebs Conexión de los agentes del poder, el dinero y el MundoNY Times 14 de noviembre 2003

"Seis grados de Mohammed Atta"

Desvelamiento redes terroristas, por Valdis Krebs

ejemplos: redes terroristas

ejemplos: los consejos de administración

Fuente: http://theyrule.net

ejemplos: las redes sociales en línea

Friendster

"Vizster:. Visualización de redes sociales en línea" Jeffrey Heer y Danah Boyd. IEEE Simposio sobre Visualización de Información (InfoViz 2005).

ejemplos: Redes de páginas personales

Stanford MIT

Fuente: Lada A. adánica y Eytan Adar, 'Amigos y vecinos en la web', Redes Sociales, 25 (3): 211-230, julio de 2003.

homofilia: ¿qué atributos son predictivos de la amistad?

la cohesión del grupo

ejemplos: internet

Fuente: Bill Cheswick http://www.cheswick.com/ches/map/gallery/index.html

ejemplos: redes aéreas

Fuente: Northwest Airlines WorldTraveler Revista

ejemplos: redes ferroviarias

Fuente: TRTA, marzo de 2003 - Tokio mapa ferroviario

otros ejemplos, por ejemplo, procesamiento del lenguaje natural

Wordnet

Fuente: http://wordnet.princeton.edu/man/wnlicens.7WN

ejemplos: redes reguladoras de genes

redes reguladoras de genes los seres humanos han sólo 30.000 genes, el 98% compartido

con los chimpancés la complejidad es en la interacción de genes podemos predecir qué resultado de la inhibición de un gen

será?

Fuente: http://www.zaik.uni-koeln.de/bioinformatik/regulatorynets.html.en

Ciclo del ácido cítrico Los metabolitos

participan en las reacciones químicas

ejemplos: redes metabólicas

Fuente: indeterminado

Vías bioquímicas (Roche)

Fuente: Roche Applied Science, http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl

redes de modelado: redes aleatorias

Nodos conectados al azar Número de aristas incidentes en cada nodo se distribuye

Poisson

Distribución de Poisson

Erdos-Renyi grafos aleatorios

¿Qué pasa con el tamaño del componente gigante como la densidad de la red aumenta?

http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/run.cgi?GiantComponent.884.534

redes de modelado: pequeños mundos

Pequeños mundos un amigo de un amigo es

también con frecuencia un amigo

pero sólo seis saltos separan dos personas en el mundo

Arnold S. - thomashawk, Flickr;

http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/deed.en

Modelos del mundo Pequeñas

Duncan Watts y Steven Strogatz algunos enlaces aleatorios en un gráfico de otra manera

estructurada hacen la red de un pequeño mundo: la ruta más corta media es corta

enrejado regular:

el amigo de mi amigo es

siempre mi amigo

pequeño mundo:

principalmente estructurada

con unos pocos aleatoria

conexiones

grafo aleatorio:

todas las conexiones

aleatorio

Fuente: Watts, DJ, Strogatz, SH (1998) Las dinámicas colectivas de las redes 'small-world'. Nature 393: 440-442.

Watts Strogatz Small World Model

Como recablear más y más de los vínculos y al azar, lo que sucede con el coeficiente de agrupamiento y media camino más corto en comparación con sus valores para la retícula regular?

http://projects.si.umich.edu/netlearn/NetLogo4/SmallWorldWS.html

Modelos SIS y pequeños mundos

Modelo SIS: nodos vuelven al estado "susceptible" después de ser infectado

¿Cuál es el papel de los accesos directos al azar en la difusión?

http://projects.si.umich.edu/netlearn/NetLogo4/SmallWorldWS.html

redes de modelado: redes de ley de potencia

Muchas redes del mundo real contienen hubs: nodos altamente conectados

Por lo general, la distribución de los bordes está muy sesgada

muchos nodos con unos bordes

cola gorda: unos nodos con un número muy grandede bordes

sin número "típico" de los bordes

número de aristas

núm

ero

de n

odos

con

tan

tas

aris

tas

Pero, ¿es realmente una ley de potencias?

Una ley de potencias aparecerá como una línea recta en un gráfico log-log:

Una desviación de una línea recta podría indicar una distribución diferente: exponencial lognormal

log (# bordes)

log

(# n

odos

)

crecimiento de la red y la estructura resultante

apego al azar: nuevo nodo recoge cualquier nodo existente para adjuntar a

vinculación preferencial: nuevas selecciones de nodo de los nodos existentes de acuerdo a sus grados

http://projects.si.umich.edu/netlearn/NetLogo4/RAndPrefAttachment.html

¿Qué implicaciones tiene esto?

Robustez Búsqueda La propagación de la enfermedad Formación de la opinión La propagación de los virus informáticos Chismes

María

Bob

Jane

¿Quién podíapresentarme aRichard Gere?

¿Cómo buscar?

Amigos collage - luc, Flickr; http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en

Richard Gere - spaceodissey, Flickr; http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.en

1

6

54

63

67

2

94

número denodos encontrado

gráfico de ley de potencia

93

número denodos encontrado

13

711

1519

Gráfico de Poisson

Redes de poder de la ley son robustos a la ruptura al azar

Pero son especialmente vulnerables a los ataques dirigidos

Orientación y eliminación de hubs pueden romper rápidamente la red

micro

En las redes sociales, es bueno ser un hub

Pero depende de lo que estás compartiendo ...

Compartir una enfermedad o epidemia,Seria fatal la facilidad de contagio.

El papel de los centros en las epidemias

En una red de poder de la ley, un virus puede persistir por bajo que su capacidad de infección

Muchas redes del mundo real hacen exhibir power-leyes: compartir agujas contactos sexuales redes de correo electrónico

Propagación de los virus informáticospuede verse afectada por la red subyacente

Modelos y red SI estructura

Conducirá apego al azar o preferencial a la difusión más rápida?

crecimiento aleatorio crecimiento preferencial

http://projects.si.umich.edu/netlearn/NetLogo4/BADiffusion.html

resiliencia: redes eléctricas y fallos en cascada

Sistema Vast de generación, transmisión y distribución es esencialmenteuna sola red

Los flujos de energía a través detodos los caminos de la fuente se hundan(Cálculos de flujo sonimportante para otras redes,incluso los sociales)

Todas las líneas de CA dentro de un interconexión debe estar en sintonía

Si la frecuencia varía demasiado (como la línea acerca de la capacidad), un interruptor de circuito lleva el generador del sistema

Flujos más grandes se envían a las partes vecinas de la red - que provocó una falla en cascada

Fuente: .wikipedia.org / wiki / Archivo: UnitedStatesPowerGrid.jpg

Fallos en cascada 13:58 El Eastlake, Ohio, Primera planta de

generación de energía se apaga (problemas de mantenimiento).

15:06 Una línea de transmisión de 345 kV First Energy falla al sur de Cleveland, Ohio.

3:17 pm. Caídas de tensión temporalmente en la parte de la red de Ohio. Controladores toman ninguna acción, pero el poder desplazado por el primer fallo en otra línea de alimentación hace que se hundirá en un árbol a las 3:32 de la tarde, llevándola fuera de línea también. Mientras controladores Mid West ISO y la Primera Energía tratan de entender los fracasos, que no informan a los controladores del sistema en estados cercanos.

3:41 y 15:46 Dos interruptores de conexión rejilla de First Energy con American Electric Power se disparan.

16:05 Una subida de tensión sostenida en algunos Ohio señales líneas edificio más problemas.

04:09:02 pm Huecos de tensión profundamente como Ohio empates 2 GW de energía de Michigan.

04:10:34 pm Muchas líneas de transmisión de viaje fuera, por primera vez en Michigan y luego en Ohio, bloqueando el flujo hacia el este del poder. Generadores bajan, creando un déficit de energía enorme. En segundo, sobrecargas de energía de Oriente, tropezando generadores de la costa este para protegerlos.

Fuente: Eric J. Lerner, "¿Qué pasa con la red eléctrica?" Http://www.aip.org/tip/INPHFA/vol-9/iss-5/p8.html

(des) cascadas de información

Rumor difusión Las leyendas urbanas El boca a boca

(películas, productos)

Web es auto-corrección: Imagen de satélite

broma primero se pasa alrededor, luego se exponen, hecho engaño se escribió en su blog acerca de, a continuación, redactado en urbanlegends.about.com

Fuente: indeterminado

Imágenes satelitales reales del efecto del apagón

20 horasantes deapagón

7 horas después apagón

Fuente: NOAA, Gobierno EE.UU.

Aplicaciones IR: información de recuperación en línea

Está en los enlaces: enlaces a direcciones URL pueden ser interpretados como

endosos o recomendaciones los vínculos más una URL recibe, lo más probable es que sea

una buena fuente interesante / entretenimiento / provocador / autoridad / información

pero no todas las fuentes de enlace son iguales un enlace de una fuente de información respetada un enlace de una página creada por un spammer

Muchas páginas dispersas

a través de la web

una página importante, por ejemplo, slashdot

si una página web esslashdotted, gana la atención

Clasificación páginas mediante el seguimiento de un borracho

Un caminante aleatorio siguiente bordes en una red durante mucho tiempo pasará una proporción de tiempo en cada nodoque puede ser usado como una medida deimportancia

Varios indicadores de valores propiosvariaciones de rendimiento de medidas de importancia

Envolver

redes están por todas partes y se puede utilizar para describir muchos, muchos sistemas

por las redes de modelado podemos empezar a entender sus propiedades y las implicaciones esas propiedades tienen para los procesos que ocurren en la red