Caracterização, análise, simulação e classificação de redes complexas

Resumo

A teoria das redes complexas é uma área relativamente nova da Ciência, inspirada por dados empíricos tais como os obtidos de interações sociais e biológicas. Esta área apresenta uma natureza altamente interdisciplinar, de modo que tem unido cientistas de diferentes áreas, tais como matemática, física, biologia, ciência computação, sociologia, epidemiologia e muita outras. De fato, muitos problemas da natureza podem ser modelados como redes, tais como o cérebro, interações proteicas, organizações sociais, o mercado financeiro, a Internet e a World Wide Web. Todos esses sistemas podem ser representados por grafos, isto é, vértices conectados por arestas. A organização desses sistemas tem uma influencia fundamental sobre muitos processos dinâmicos. Por exemplo, roteadores altamente conectados são fundamentais para manter o tráfego na Internet, enquanto que pessoas que possuem um grande número de amigos apresentam uma alta taxa de transmissão de doenças. Ao mesmo tempo, estudos têm mostrado que a estrutura do cérebro esta relacionada com doenças neurológicas, como a epilepsia, que está ligada à fenômenos de sincronização. Nesse projeto, apresentamos uma metodologia para estudar a relação entre topologias de redes complexas e processos dinâmicos. Tal estudo será realizado com a simulação de fenômenos de sincronização, falhas em cascata, propagação de epidemias e transporte de dados em redes. A estrutura de 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, economia, meteorologia e cadeias alimentares. (AU)