Análise de redes sociais e sistemas dinâmicos com software livre

FISL 12Junho 2011

Dalton Martinsdmartins@gmail.com

http://daltonmartins.blogspot.com

Agenda

● Conceito de sistemas dinâmicos

● O que as redes têm a ver com isso? ● A rede como modo de pensar e modelar;

● Paradigma de pesquisa e desenvolvimento de projetos em redes;

● Principais tipos de análise e indicadores;

● Padrões estruturais e dinâmicos das redes;

● Logs de sistemas: modos de analisar movimentos de redes?● Exemplos.

● Como anda a pesquisa no Brasil;

● Principais Softwares Livres de apoio.

Por quê sistemas dinâmicos e análise de redes no FISL?

● 3 aspectos fundamentais derivados da tecnologia atual:● Crescimento substancial no uso de sistemas de

informação em rede;● Crescimento substancial na quantidade de dados

estruturados disponíveis do uso desses sistemas;● Grande dificuldade de análise e inferência sobre o

que de fato está acontecendo nesses sistemas.

O que é um Sistema dinâmico

● É formado de um grande número de unidades;

● Está em evolução constante;

● Cada unidade interage com um número bem menor de outras unidades;

● Cada unidade produz uma resposta aos sinais que recebe das outras → o sistema é não-linear;

● Os sinais de unidades diferentes podem ser contraditórios, não satisfazendo a todos ao mesmo tempo;

● O sistema é adaptativo: a característica de suas interconexões muda em função da experiência adquirida;

O que é um Sistema dinâmico

● O sistema é aleatório: algumas características parecem distribuídas ao acaso;

● Ordem emergente: o sistema se auto-organiza de forma espontânea;

● O sistema é hierárquico: diferentes níveis de atuação;

● Atratores múltiplos: uma situação para qual o sistema tende após um tempo suficientemente longo;

● Quebra de ergodicidade: o sistema pode encalhar em um estado, deixando de visitar outros estados possíveis;

● Estrutura fractal!

Sistema dinâmico

O sistema neural humano representa um dos sistemas dinâmicos mais complexos que conhecemos.

Sistema dinâmico

Redes Sociais

● As redes sociais podem ser descritas pelas características dos sistemas dinâmicos;

● Podem aproveitar de todo o ferramental analítico, matemático e as ferramentas para modelagem;

● Desse ponto de vista, as redes viram um modo de pensar:● Como analisar problemas onde há um sistema com

diversas partes em intensa relação?● Como conhecer o sistema e facilitar com que ele

mesmo se conheça?

Redes Sociais

● As redes podem ser vistas e modeladas por dois componentes principais:

● Nós: as entidades que serão os membros da rede;

●Elos: as conexões estabelecidas por essas entidades.

● O foco são as pessoas:● Quem está se relacionando?● Como e com quem está se relacionando?

Redes Sociais

● Diversas questões poderiam ser modeladas para análise dessa forma:● Articulação política entre partidos;● Conversas num sistema de mensagens

instantânea;● Links entre sites na Internet;● Participantes de grupos e comunidades

afins;● Logs de sistemas!!!

Redes Sociais

● 3 focos de interesse na pesquisa atual:● Centralidade: descobrir quem são os

nós mais centrais – com maior quantidade de links;

● Papel dos Hubs: que efeitos esses nós centrais causam na rede – articulação e intermediação de fluxos;

● Comunidades: que subgrupos podem ser identificados.

Redes Sociais: paradigma de pesquisa

- análise de redes sociais é motivada por uma intuição

de que as relações entre atores formam padrões emergentes que podem ser estudados;

- a pesquisa está fundamentada na sistematização de

dados empíricos;

- a pesquisa utiliza intensamente recursos de

visualização de imagens das redes;

- a pesquisa depende do uso de modelos matemáticos e computacionais.

Tipos de análise e indicadoresNíveis Indicadores Significado

Rede

Densidade Taxa de conectividade da redeDiâmetro Maior distância entre dois atores numa rede

Afiliação

Subgrupos

Centro e periferiaComponentes Subgrupos independentes na redeComponentes fortes Subgrupo fortemente conectadoComponentes fracos Subgrupo fracamente conectadoCliques subgrupo completo que contém três ou mais vértices

m-slices

k-core

Atores

Distância Número de conexões existentes entre dois atores numa rede

Grau de centralidade da rede número de linhas incidentes em um vértice do grafo

Grau de centralidade por interposição

Grau de centralidade por vizinhança

Equivalência estrutural

Brokers

Configuração das redes modo-2, caracterizando dois tipos de vértices na rede: atores e organizações

Distinção entre atores de maior e menor grau de centralidade

subgrupo contendo um número mínimo de linhas m e os vértices que são relacionados por essas linhas subgrupo onde cada vértice estabelece relação com um número mínimo k de outros vértices.

habilidade de um indivíduo de se conectar aos círculos importantes da rederepresenta a habilidade de um indivíduo monitorar o fluxo de informação e enxergar o que está acontecendo na redeMedida que avalia o quanto dois atores possuem um padrão de conexão semelhante.Distinção de papéis de intermediação que um ator pode desempenhar, dependendo do contexto da rede.

Níveis Indicadores Significado

Rede

Distribuição de probabilidade Como se distribui graus de conectividade dos nósEvolução no grau médio de centralidade Como evolui a conectividade média dos nósCoeficiente de clusterização Avalia o grau de influência e transitividade na redeEvolução na distância média entre os nós Como evolui a distância entre os nósEvolução do padrão estrutural Probabilidade de como a estrutura da rede evolui

estruturais

dinâmicos

Padrões estruturaisPadrão Estrutural Origem Característica

Tipos de nós

Papel de coordenaçãoPapel de intermediaçãoPapel de representaçãoPapel de articulaçãoPapel de conexão

Diâmetro 6 níveis de separação

Grau de influência e contágio 3 graus de influência

Nível de coesão Rede fortemente coesaRede fracamente coesa

Variação no número de conexões que um nó possui

isolado: se um nó não recebeu e não gerou nenhuma conexãotransmissor: se o nó apenas gerou conexões, não recebendo nenhumareceptor: se o nó apenas recebeu conexões, não gerando nenhuma

ordinário: se o nó possui algumas conexões que gerou e outras que recebeu

Estudo dos papéis estruturais de intermediação de relações –

Brokers

Estudo da distância máxima entre dois nós

Estudo dos padrões de disseminação de fluxos

Estudo dos padrões de distribuição de conexões entre os nós

Padrões dinâmicos

Padrão Dinâmico Origem Característica

Redes livre escala (scale free) Grau de centralidade dos nós

Distância entre os nós

Eventos evolutivos

crescimentojunçãonascimentocontraçãodivisãomorte

Alguns poucos nós apresentam alto grau de centralidade e a maioria apresenta baixo grau de centralidade

Redes mudo pequeno (small world)

Alto nível de clusterização entre os nós vizinhos na rede e algumas conexões pontuais com outras áreas, gerando o efeito mundo pequeno

Formas de evolução da estrutura da rede

Exemplos

Small World

Logs de sistemas: movimentos de redes?

● Logs de sistemas como Drupal, Wordpress, Moodle, Listas de e-mail, etc gravam, em geral,

4 informações fundamentais:● O que o usuários fez;● Quando o usuário fez;● Onde o usuário fez;● Com quem o usuário fez.

● Podemos modelar esses logs e analisar movimentos de redes!

Exemplos - Moodle

Rede de Tutores e Monitores num cursodentro do Moodle.

Exemplos - Drupal

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Análise de Redes Sociais no Brasil

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Evolução de Teses e DissertaçõesDescritores: redes sociais e informação

Fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações – IBICT – janeiro 2011.

Softwares Livres de Análise

● Yed: http://www.yworks.com/en/products_yed_about.html

● Visone: http://visone.info/● Graphivz:http://www.graphviz.org/● NetworkX:http://networkx.lanl.gov/ (lib Python)● JUNG:http://jung.sourceforge.net/ (lib Java)

Igraph:http://igraph.sourceforge.net/ (lib C/R/Python)

● GTL: http://www.fim.uni-passau.de/en/fim/faculty/chairs/theoretische-informatik/projects.html (Lib C/C++)