Caracterização e Modelagem de Redes Complexas

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Sinopse

Redes complexas são sistemas físicos, biológicos ou sociais caracterizados por um conjunto grande de entidades bem definidas que interagem dinamicamente entre si. Muitos sistemas podem ser representados na forma de redes complexas, dentre eles a Internet e a Web. As redes físicas incluem redes de distribuição de energia e água, redes de transporte e telecomunicações, redes de rádio e TV, dentre outras. Exemplos de redes sociais são as redes de relacionamento pessoal e/ou temático, redes de comunidades, e-mails, blogs, e redes de pesquisadores e publicações. Cadeias alimentares e redes de transmissão de doenças são exemplos de redes biológicas. Muitas redes são pervasivas e fundamentais na sociedade atual. É provável que muitos de nós façamos parte de todas ou de quase todas as redes citadas acima.

A representação, o estudo e a modelagem das diversas redes complexas compõem uma área recentemente denominada ciência das redes. O foco atual é a caracterização da estrutura destas redes. Há um relacionamento intríseco entre a estrutura, a função e as propriedades das redes. Redes complexas podem ser representadas por grafos, compostos por nodos e arestas. Os nodos representam unidades do sistema e as arestas representam as interações entre os nodos. O número de nodos e arestas pode ser muito grande, da ordem de milhares ou milhões, ou maior.

Este projeto focaliza a Internet e a Web, e redes contruídas sobre a Internet e a Web, tais como redes peer-to-peer e redes sociais como redes de relacionamento, blogs e redes de e-mail. Nestas redes, o comportamento de nodos individuais e da interação entre pares de nodos é bem conhecido. No entanto, o conhecimento fundamental sobre a interação do conjunto de nodos é primitivo. Não há um entendimento amplo de sua estrutura, não sabemos como prever seu desenvolvimento e evolução, que são temas de pesquisa atuais.

A caracterização de redes complexas tem três objetivos. O primeiro objetivo é descrever suas propriedades estruturais, por exemplo, propriedades relacionadas à topologia, conectividade, distâncias e distribuição dos graus dos nodos. Novas métricas podem ser propostas para caracterizar sua estrutura. A caracterização é focalizada nos aspectos topológicos das redes, e não inclui, nesta fase, os aspectos funcionais. O segundo objetivo é criar modelos de redes que ajudem a entender o significado e o impacto destas propriedades na estrutura e no funcionamento das redes. A produção de modelos sintéticos de redes que apresentem as mesmas características estruturais das redes reais é de enorme valor para o estudo destas redes por meio de análise e simulação. O terceiro objetivo é prever o comportamento destas redes com base nas propriedades estruturais medidas e nos seus aspectos funcionais.