Detecção de ligações fracas em redes complexas - Amanda Leonel Nascimento (2011)
O estudo de redes complexas vem se expandindo e se difundindo cada vez mais em áreas multidisciplinares, com contribuições em Biologia, Sociologia, Física e Computação, entre inúmeras outras. Nesta modelagem de redes que utiliza grafos, ligações executam o importante papel de representar as interações entre os elementos da rede. Particularmente, ligações fracas se destacam por realizar a conexão entre diferentes grupos da rede. Entretanto, nem sempre é desejável ou ao menos possível manter um grande número de ligações em redes complexas, devido ao custo de manutenção de ligações em redes tecnológicas reais, por exemplo. Embora não-intuitiva, a remoção de ligações pode gerar melhorias em algumas propriedades. Neste trabalho, propomos uma otimização de propriedades small-world em redes geométricas, isto é, a obtenção de um alto coeficiente de agrupamento e a manutenção de um baixo caminho mínimo médio. Tal otimização pode ocorrer a partir da remoção de ligações selecionadas e da emergência de ligações fracas nas redes. Para isso, utilizamos o método Reckful Roaming de controle local de topologias, que foca na criação de regiões altamente clusterizadas, através da remoção de ligações que não contribuam para o aumento do agrupamento local. Desenvolvemos um novo método de controle local de topologias, cuja probabilidade de remoção de ligação é baseada nas similaridades máxima e média entre cada ligação analisada. Algumas variantes híbridas, utilizando heurísticas Reckful Roaming e do método baseado em similaridades, também são desenvolvidas, a fim de obtermos uma combinação de propriedades e vantagens de ambos os métodos. Por fim, propomos a aplicação de um método para detecção de ligações fracas baseado no modelo de comunidades de ligações. O algoritmo de clusterização de comunidades de ligações realizou com sucesso a detecção de ligações fracas nas amostras testadas. As redes otimizadas através do método Reckful Roaming apresentaram diminuição do percentual de ligações fracas. Contudo, a aplicação dos métodos baseados em similaridades entre ligações resultou em redes com até 1/3 de ligações fracas, após a remoção de metade das ligações da rede. Os métodos propostos e estudados aqui podem ser aplicados a redes complexas de grande escala e testados em redes reais, para extensão dos resultados.