Sieťová analýza

Teória sietí je oblasť informatiky a sieťovej vedy a súčasť teórie grafov. Uplatňuje sa v mnohých disciplínach vrátane štatistickej fyziky, časticovej fyziky, informatiky, biológie, ekonómie, operačného výskumu a sociológie. Teória sietí sa zaoberá štúdiom grafov ako reprezentácie symetrických vzťahov alebo, všeobecnejšie, asymetrických vzťahov medzi diskrétnymi objektmi. Medzi aplikácie teórie sietí patria logistické siete, World Wide Web, internet, regulačné siete génov, metabolické siete, sociálne siete, epistemologické siete atď. Ďalšie príklady nájdete v zozname tém teórie sietí.

Sieťové problémy, ktoré zahŕňajú hľadanie optimálneho spôsobu, ako niečo urobiť, sa študujú pod názvom kombinatorická optimalizácia. Príkladmi sú sieťový tok, problém najkratšej cesty, problém prepravy, problém prekládky, problém umiestnenia, problém priradenia, problém priradenia, problém balenia, problém smerovania, analýza kritickej cesty a PERT (Program Evaluation & Review Technique).

Analýza sociálnych sietí skúma štruktúru vzťahov medzi sociálnymi subjektmi. Tieto subjekty sú často osoby, ale môžu to byť aj skupiny, organizácie, národné štáty, webové stránky, vedecké publikácie.

Od 70. rokov 20. storočia zohráva empirické štúdium sietí ústrednú úlohu v sociálnych vedách a mnohé matematické a štatistické nástroje používané na štúdium sietí boli prvýkrát vyvinuté v sociológii. Okrem mnohých iných aplikácií sa analýza sociálnych sietí používa na pochopenie šírenia inovácií, správ a fám. Podobne sa použila na skúmanie šírenia chorôb a správania súvisiaceho so zdravím. Uplatnila sa aj pri štúdiu trhov, kde sa použila na skúmanie úlohy dôvery vo výmenných vzťahoch a sociálnych mechanizmov pri stanovovaní cien. Podobne sa použila na štúdium náboru do politických hnutí a sociálnych organizácií. Používa sa aj na konceptualizáciu vedeckých sporov, ako aj akademickej prestíže. V poslednom čase sieťová analýza (a jej blízka príbuzná analýza prevádzky) získala významné využitie vo vojenskom spravodajstve na odhaľovanie povstaleckých sietí hierarchického aj nevodcovského charakteru.

Doporučujeme:  Veštenie

Analýza biologických sietí

S nedávnym nárastom verejne dostupných vysokokapacitných biologických údajov sa analýza molekulárnych sietí stala predmetom značného záujmu. Typy analýz v tomto obsahu úzko súvisia s analýzou sociálnych sietí, ale často sa zameriavajú na lokálne vzory v sieti. Napríklad sieťové motívy sú malé podgrafy, ktoré sú v sieti nadmerne zastúpené. Motívy aktivity sú podobné nadmerne zastúpené vzory v atribútoch uzlov a hrán v sieti, ktoré sú nadmerne zastúpené vzhľadom na štruktúru siete.

Analýza prepojení je podmnožinou sieťovej analýzy, ktorá skúma asociácie medzi objektmi. Príkladom môže byť skúmanie adries podozrivých a obetí, telefónnych čísel, ktoré vytočili, a finančných transakcií, ktorých sa zúčastnili v danom časovom rámci, a príbuzenských vzťahov medzi týmito subjektmi v rámci policajného vyšetrovania. Analýza prepojení tu poskytuje kľúčové vzťahy a súvislosti medzi veľmi mnohými objektmi rôznych typov, ktoré nie sú zrejmé z izolovaných informácií. Počítačom podporovaná alebo plne automatická počítačová analýza prepojení sa čoraz viac využíva v bankách a poisťovacích agentúrach pri odhaľovaní podvodov, u telekomunikačných operátorov pri analýze telekomunikačných sietí, v lekárskom sektore v epidemiológii a farmakológii, pri vyšetrovaní orgánov činných v trestnom konaní, vo vyhľadávačoch na hodnotenie relevancie (a naopak u spamerov na spamdexovanie a u majiteľov podnikov na optimalizáciu pre vyhľadávače) a všade inde, kde je potrebné analyzovať vzťahy medzi mnohými objektmi.

Štrukturálna robustnosť sietí sa skúma pomocou teórie perkolácie. Keď sa odstráni kritická časť uzlov, sieť sa rozdrobí na malé zhluky. Tento jav sa nazýva perkolácia a predstavuje fázový prechod typu poriadok-neporiadok s kritickými exponentmi.

Viaceré algoritmy hodnotenia webového vyhľadávania využívajú metriku centrality založenú na prepojení, vrátane (v poradí podľa výskytu) Marchioriho Hyper Search, PageRank spoločnosti Google, Kleinbergovho algoritmu HITS, algoritmov CheiRank a TrustRank. Analýza prepojení sa vykonáva aj v informačnej vede a komunikačnej vede s cieľom pochopiť a získať informácie zo štruktúry kolekcií webových stránok. Môže ísť napríklad o analýzu prepojení medzi webovými stránkami politikov alebo blogmi.

Doporučujeme:  Izolačný účinok

Informácie o relatívnej dôležitosti uzlov a hrán v grafe možno získať prostredníctvom mier centrality, ktoré sa široko používajú v disciplínach, ako je sociológia. Napríklad centralita vlastných vektorov využíva vlastné vektory matice adjacencie na určenie uzlov, ktoré majú tendenciu byť často navštevované.

Šírenie obsahu v sieťach

Vzájomne závislé siete je systém prepojených sietí, kde uzly jednej alebo viacerých sietí závisia od uzlov v iných sieťach. Takéto závislosti sú posilnené vývojom moderných technológií. Závislosti môžu viesť ku kaskádovitým zlyhaniam medzi sieťami a relatívne malé zlyhanie môže viesť ku katastrofickému rozpadu systému. Výpadky elektrickej energie sú fascinujúcou ukážkou dôležitej úlohy, ktorú zohrávajú závislosti medzi sieťami. V nedávnej štúdii bol vypracovaný rámec na štúdium kaskádových zlyhaní v systéme vzájomne závislých sietí.