Mineração de dados em redes complexas: estrutura e dinâmica

• Autor(es): Guilherme Ferraz de Arruda
• Data: 2013
• Origem: Oasisbr
• Tipo de Documento: Dissertação de mestrado
• Idioma: Português

Descrição

A teoria das redes complexas é uma área altamente interdisciplinar que oferece recursos para o estudo dos mais variados tipos de sistemas complexos, desde o cérebro até a sociedade. Muitos problemas da natureza podem ser modelados como redes, tais como: as interações protéicas, organizações sociais, o mercado financeiro, a Internet e a World Wide Web. A organização de todos esses sistemas complexos pode ser representada por grafos, isto é, vértices conectados por arestas. Tais topologias têm uma influencia fundamental sobre muitos processos dinâmicos. Por exemplo, roteadores altamente conectados são fundamentais para manter o tráfego na Internet, enquanto pessoas que possuem um grande número de contatos sociais podem contaminar um grande número de outros indivíduos. Ao mesmo tempo, estudos têm mostrado que a estrutura do cérebro esta relacionada com doenças neurológicas, como a epilepsia, que está ligada a fenômenos de sincronização. Nesse trabalho, apresentamos como técnicas de mineração de dados podem ser usadas para estudar a relação entre topologias de redes complexas e processos dinâmicos. Tal estudo será realizado com a simulação de fenômenos de sincronização, falhas, ataques e propagação de epidemias. A estrutura das redes será caracterizada através de métodos de mineração de dados, que permitirão classificar redes de acordo com um conjunto de modelos e determinar padrões de conexões presentes na organização de diferentes tipos de sistemas complexos. As análises serão realizadas com aplicações em neurociências, biologia de sistemas, redes sociais e Internet

The theory of complex networks is a highly interdisciplinary reseach area offering resources for the study of various types of complex systems, from the brain to the society. Many problems of nature can be modeled as networks, such as protein interactions, social organizations, the financial market, the Internet and World Wide Web. The organization of all these complex systems can be represented by graphs, i.e. a set of vertices connected by edges. Such topologies have a fundamental influence on many dynamic processes. For example, highly connected routers are essential to keep traffic on the Internet, while people who have a large number of social contacts may infect many other individuals. Indeed, studies have shown that the structure of brain is related to neurological conditions such as epilepsy, which is relatad to synchronization phenomena. In this text, we present how data mining techniques data can be used to study the relation between complex network topologies and dynamic processes. This study will be conducted with the simulation of synchronization, failures, attacks and the epidemics spreading. The structure of the networks will be characterized by data mining methods, which allow classifying according to a set of theoretical models and to determine patterns of connections present in the organization of different types of complex systems. The analyzes will be performed with applications in neuroscience, systems biology, social networks and the Internet