Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The earthquake network: the best time scale for network construction

Lotfi Nastaran

Acta Geophysica

|

2023

|

Vol. 71, no. 6

2565--2571

EN

Scientists mapped the seismic time series into networks by considering the geographical location of events as nodes and establishing links between the nodes with different rules. Applying the successively defined models to construct the networks of seismic data, a variety of features of earthquake networks are detected (scale-free and small-world structures). Network construction models had changed in detail to optimize the performance of the verification of the minimum geographical size defined for the node. In all the studies, people try to use large data sets like years of data to ensure their results are good enough. In this work, by proposing the temporal network construction and employing the small-worldness property for data from Iran and California, we could achieve the minimum time scale needed for the best results. We verified the importance of this scale by analyzing two significant centrality measures (degree centrality and PageRank) introduced in the concept of earthquake network.

2

Econophysics and sociophysics: their milestones & challenges. Part 2

Kutner Ryszard

Postępy Fizyki

|

2022

|

T. 73, z. 4

16--26

EN

We continue to discuss the milestones of econophysics and sociophysics. We chose them in the context of the challenges posed by contemporary socio-economic reality. We indicate their role in building research areas in econophysics and sociophysics. This part is devoted primarily to complexity, incredibly complex networks, and phase transitions, particularly critical phenomena and processes, agent-based modeling, risk issues in the context of financial markets, and elements of modern sociophysics.

PL

Kontynuujemy omawianie kamieni milowych ekonofizyki i socjofizyki. Wybraliśmy je w kontekście wyzwań jakie niesie ze sobą współczesna rzeczywistość społeczno-ekonomiczna. Wskazujemy na ich rolę w budowaniu obszarów badawczych ekonofizyki i socjofizyki. Ta część poświęcona jest przede wszystkim złożoności, a w tym sieciom złożonym, przemianom fazowym a szczególnie zjawiskom i procesom krytycznym, modelowaniu agentowemu, zagadnieniom ryzyka w kontekście rynków finansowych oraz elementom współczesnej socjofizyki.

3

Discovering Communities in Networks: A Linear Programming Approach Using Max-Min Modularity

Ferdowsi Arman, Khanteymoori Alireza

Annals of Computer Science and Information Systems

|

2021

|

Vol. 25

329–-335

EN

Community detection is a fundamental challenge in network science and graph theory that aims to reveal nodes' structures. ‎While most methods consider Modularity as a community quality measure‎, ‎Max-Min Modularity improves the accuracy of the measure by penalizing the Modularity quantity when unrelated nodes are in the same community‎. ‎In this paper‎, ‎we propose a community detection approach based on linear programming using Max-Min Modularity‎. ‎The experimental results show that our algorithm has a better performance than the previously known algorithms on some well-known instances‎.

4

A comparative performance analysis of the exponential-based and resolvent-based centrality measures

Wilczek Piotr

Silesian Journal of Pure and Applied Mathematics

|

2020

|

vol. 10, iss. 1

45--102

EN

The present study aims to quantitatively assess the effect of the attenuation factor on the resolution, performance, rank correlations, robustness and assortativity of the Katz centrality measure. We found that the granularity of the exponential-based and resolvent-based ranking algorithms is strongly correlated with the number of automorphically equivalent nodes within the network. Thus, this result can be viewed as a bridge between algebraic and quantitative graph theory. Moreover, we substituted the dichotomous adjacency matrix in the definitions of the exponential-based and resolvent-based centrality indices by its weighted (normalized) version and, therefore, we obtained two novel ranking algorithms. The deliberate attack simulation experiments carried out on four empirical and on two model networks showcased that the newly suggested ranking methods considerably outperform their unweighted counterparts as well as the classical degree centrality measure. In the last part of the paper, we introduced the concept of the centrality assortativity profile of a complex network. The extensive numerical results demonstrated that this novel theoretical notion is useful in complex network mining.

5

Identifying influential nodes in the genome-scale metabolic networks

Wilczek Piotr

Silesian Journal of Pure and Applied Mathematics

|

2019

|

vol. 9, iss. 1

9--47

EN

The present article introduces two novel centrality indices which can be used in order to characterize the genome-scale metabolic networks. The deliberate attack simulation experiments conducted on two Barab´asi-Albert models and four genome-scale metabolic networks demonstrate that the proposed ranking methods are effective in identifying essential nodes in complex networks. Also, the Principal Component Analysis reveals that the Kendall centrality correlation profile can be used to describe the metabolic networks and distinguish them from their random counter-parts with the preserved degree distribution.

6

Novel centrality measures and distance-related topological indices in network data mining

Wilczek P.

Silesian Journal of Pure and Applied Mathematics

|

2017

|

Vol. 7, iss. 1

21--63

EN

The present work proposes two new Euclidean distance functions, six new centrality measures as well as several new entropies definable on any complex network. It is demonstrated on four spatial and two social real-world datasets that these concepts are applicable in network data mining. Also, several new topological indices are introduced and their basic computational properties are established.

7

The interaction between PDE and graphs in multiscale modeling

Morales F. A., Alvares S.N.

Opuscula Mathematica

|

2017

|

Vol. 37, no. 2

327--345

EN

In this article an upscaling model is presented for complex networks with highly clustered regions exchanging/trading quantities of interest at both, microscale and macroscale level. Such an intricate system is approximated by a partitioned open map in R2 or R3. The behavior of the quantities is modeled as flowing in the map constructed and thus it is subject to be described using partial differential equations. We follow this approach using the Darcy Porous Media, saturated fluid flow model in mixed variational formulation.

8

Using complex networks in social impact models

Dzida D.

Computer Science and Mathematical Modelling

|

2017

|

No. 5

17--28

EN

This paper describes models of opinion dynamics. It presents various ways of modelling opinion spreading in the population. The author proposes to apply complex networks to a model, which is based on the theory of social impact. The agent based modelling is applied to construct the model and perform simulations. Performed simulations allowed to investigate how the use of complex networks and its properties have an influence on the final distribution of opinions in the population. The results of simulations have been shown and interpreted.

PL

W artykule przedstawiono zagadnienia związane z modelowaniem dynamicznych modeli opinii. Zaprezentowano różne koncepcje dotyczące sposobu modelowania rozpowszechniania opinii w społeczeństwie. Zaproponowano modyfikację modelu opinii bazującego na teorii wpływu społecznego poprzez wprowadzenie sieci złożonych. Zbadano wpływ rozmieszczenia jednostek na ostateczny rozkład opinii dla różnych typów sieci złożonej. Dokonano również analizy wpływu wartości maksymalnego współczynnika odległości jednostek na końcowy rozkład opinii w społeczeństwie.

9

Application of complex network theory to the recent foreshock sequences of Methoni (2008) and Kefalonia (2014) in Greece

Chorozoglou D., Kugiumtzis D., Papadimitriou E.

Acta Geophysica

|

2017

|

Vol. 65, no. 3

543--553

EN

Seismic hazard evaluation before recent strong main shocks in the area of Greece is attempted using prior seismicity on the basis of earthquake network theory. The connections of earthquake networks are constructed from successive earthquakes and the nodes are represented by cells of normal grids that were considered superimposed on the study areas. The dynamic evolution of the network structure is examined at sliding windows for identifying periods of statistically significant change, i.e., the network structure differentiation from that of a random network, where the structure is characterized by selected network measures, including the index of small-worldness property. By studying the structure of complex earthquake network, a distinct dynamic evolution is revealed, 2 months before the main shock occurrence. Particularly, the network measures, such as clustering coefficient and small-worldness index, tend to increase before and exhibit an abrupt jump at the time of the main shock occurrence, and then slowly decrease and become stable with small variations as before.

10

Modelowanie i symulacja cyberzagrożeń typu botnet

Kasprzyk R., Paź M., Tarapata Z.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2015

|

Vol. 6, nr 2

89--103

PL

W pracy przedstawiono analizę cyberzagrożeń ze szczególnym naciskem położnym na cyberzagrożenia wynikające z aktywności sieci typu botnet. Sieci te są najbardziej powszechne i często postrzegane jako wyjątkowo istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa państwa. Ich klasyfikacja oraz metody rozprzestrzeniania się są podstawą do budowy szkieletu modelu cyberprzestrzeni uwzględniającego występowanie w niej cyberzagrożeń (w tym sieci typu botnet). Opracowany model jest podstawą budowy środowiska eksperymentalnego umożliwiającego analizę charakterystyk sieci botnet, badanie jej odporności na różne zdarzenia, symulację jej rozprzestrzeniania się oraz ewolucji. Zaproponowane zostały do tego celu platformy, których możliwości i cechy funkcjonalne są w stanie sprostać tym wymaganiom.

EN

The paper presents an analysis of cyberthreats, with particular emphasis on the threats resulting from botnet activity. Botnets are the most common types of threats and often perceived as crucial in terms of national security. Their classification and methods of spreading are the basis for creating cyberspace model including the presence of cyberthreats (including botnets). A well-designed cyberspace model enables to construct an experimental environment that allows for the analysis of botnet characteristics, testing its resistance to various events and simulation of the spread and evolution. For this purpose, dedicated platforms with capabilities and functional characteristics to meet these requirements have been proposed.

11

Local dependency in networks

Kudělka M., Zehnalová Š., Horák Z., Krömer P., Snášel V.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2015

|

Vol. 25, no. 2

281--293

EN

Many real world data and processes have a network structure and can usefully be represented as graphs. Network analysis focuses on the relations among the nodes exploring the properties of each network. We introduce a method for measuring the strength of the relationship between two nodes of a network and for their ranking. This method is applicable to all kinds of networks, including directed and weighted networks. The approach extracts dependency relations among the network's nodes from the structure in local surroundings of individual nodes. For the tasks we deal with in this article, the key technical parameter is locality. Since only the surroundings of the examined nodes are used in computations, there is no need to analyze the entire network. This allows the application of our approach in the area of large-scale networks. We present several experiments using small networks as well as large-scale artificial and real world networks. The results of the experiments show high effectiveness due to the locality of our approach and also high quality node ranking comparable to PageRank.

12

Modelling and analysis of transportation networks using complex networks: Poland case study

Tarapata Z.

Archives of Transport

|

2015

|

Vol. 36, iss. 4

55--65

EN

In the paper a theoretical bases and empirical results deal with analysis and modelling of transportation networks in Poland using complex networks have been presented. Properties of complex networks (Scale Free and Small World) and network's characteristic measures have been described. In this context, results of empirical researches connected with characteristics of passenger air links network, express railway links network (EuroCity and InterCity) and expressways/highways network in Poland have been given. For passenger air links network in Poland results are compared with the same networks in USA, China, India, Italy and Spain. In the conclusion some suggestions, observations and perspective dealing with complex network in transportation networks have been presented.

13

Sieci złożone jako narzędzie modelowania systemów transportowych i logistycznych

Pawełczyk M., Skrobacki Z.

Logistyka

|

2014

|

nr 3

5007--5022

PL

Praca poświęcona jest charakterystyce problematyki modelowania sieci złożonych, mogących znaleźć zastosowanie przy opisie i badaniach różnego rodzaju systemów funkcjonujących we współczesnym świecie, w tym systemów transportowych i logistycznych. Przedstawiono wyniki badań ukierunkowanych na modele sieci ewoluujących, które stanowią aktualnie najlepsze przybliżenie opisu sieci rzeczywistych. Scharakteryzowano różne modele sieciowe, poczynając od sieci, bazujących na grafach losowych, a kończąc na stosunkowo niedawno opisanych modelach sieci ewoluujących. Zdaniem autorów opisane w pracy modele sieci złożonych mogą być praktycznie wykorzystane do opisu sieci transportowych i logistycznych, a badanie modeli takich sieci może przynieść wymierne korzyści praktyczne.

EN

The aim of the contribution was to characterize a problem of complex networks modeling, which can be used for description and a study of various types of systems functioning in the modern world, including transport and logistical systems. The results of research concentrated on evolving network models, which are currently the best approximation of actual description of the network have been presented. Various network models, starting from the network models, basing on random graphs, and ending with the relatively recently described models of evolving networks have been described. According to the authors the models of complex networks presented in the contribution can be practically used for the transport and logistical systems description, and test models of such networks can bring tangible practical benefits.

14

Modelowanie sieci transportowej w celu optymalizacji jej funkcjonowania

Smogór-Szęszoł E., Ściana A

Logistyka

|

2014

|

nr 4

4898--4905, CD6

PL

Dobór kryteriów pracy takiej sieci jest głównym elementem mającym wpływ na jego późniejszą analizę oraz propozycję zastosowania optymalnego rozwiązania w przypadku wystąpienia zakłóceń. Budowa modelu na podstawie istniejącego systemu daje możliwość obserwacji występujących pomiędzy wybranymi węzłami zależności, dzięki którym możemy określić ważność wybranych odcinków dla kluczowych tras autobusów komunikacji miejskiej. Mając ustalone zależności między określonymi przystankami, możemy sprawdzić jak losowo występujące zakłócenia wpłyną na poszczególne punkty na linii autobusowej natomiast i jak te punkty wpływają na całą istniejącą sieć.

EN

The paper presents a model of the public transport network based on the existing network in Kielce, Poland. A method of constructing of the network model, based on the existing model, giving an opportunity to observe dependencies between the network nodes, was described in the contribution. On the basis of the determined dependencies one can check how some randomly occuring disturbances can affect particular nodes of the bus line and how these nodes affect the existing network.

15

CART : Creative Application to Remedy Traffic

Kasprzyk R., Szkółka K., Poławski T., Pyżarnowski M., Giętkowski P.

Biuletyn Instytutu Systemów Informatycznych

|

2014

|

nr 14

5-12

EN

CART is a simulation software assisting decision-making process, aiming at enhancing the throughput of transport infrastructure and “fluidity” of vehicle traffic in urban agglomerations. Thanks to innovative solutions combining state-of-the-art software technologies with achievements in graph and network theories, the system is capable of improving present traffic conditions. The system is designated both for organisations responsible for management of urban traffic and for road users. The first group is able, in a conscious and effective way assess usability of the solution (layout of traffic lights, construction of gas stations/parking lots, modifying/extending the network of roads) to the town, by analysing results of simulations of modified road infrastructure. The second group, thanks to using the intelligent traffic management assistance system, will be able to drive throughout the town in a more fluid way.

PL

CART to symulacyjny system wspomagania podejmowania decyzji, którego celem jest poprawa przepustowości infrastruktury transportowej i ,,płynności” ruchu pojazdów w aglomeracjach miejskich. Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom łączącym nowoczesne technologie informatyczne oraz osiągnięcia z dziedziny teorii grafów i sieci, system jest w stanie przyczynić się do poprawy obecnych warunków na drogach. System przeznaczony jest zarówno dla organizacji odpowiadających za zarządzanie ruchem w mieście, jak i dla użytkowników dróg. Pierwsza grupa poprzez analizę wyników symulacji zmodyfikowanej infrastruktury dróg może w sposób świadomy i efektywny ocenić przydatność rozwiązania dla miasta (rozmieszczenie sygnalizacji świetlnej, budowa stacji benzynowych/parkingów, modyfikacja/rozbudowa samej sieci połączeń drogowych). Druga grupa dzięki wykorzystaniu inteligentnego systemu wspomagania organizacji ruchu będzie mogła płynniej przemieszczać się po mieście.

16

Pinning synchronization of the drive and response dynamical networks with lag

Wen B., Zhao M., Meng F.

Archives of Control Sciences

|

2014

|

Vol. 24, no. 3

257--270

EN

This paper investigates the pinning synchronization of two general complex dynamical networks with lag. The coupling configuration matrices in the two networks are not need to be symmetric or irreducible. Several convenient and useful criteria for lag synchronization are obtained based on the lemma of Schur complement and the Lyapunov stability theory. Especially, the minimum number of controllers in pinning control can be easily obtained. At last, numerical simulations are provided to verify the effectiveness of the criteria.

17

Rozpowszechnianie opinii w sieciach złożonych. Model wirusowy i jego weryfikacja na podstawie danych z Twittera

Dzida D., Markowski A.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2013

|

Vol. 4, nr 1

5--21

PL

Przedmiotem zainteresowania w niniejszym artykule jest proces rozpowszechniania opinii w populacji. W artykule przedstawiono wirusowy model opinii bazujący na teorii wpływu społecznego. Wraz ze wzrostem popularności portali społecznościowych możliwe stało się zbieranie danych rzeczywistych dotyczących zjawisk społecznych. Do budowy oraz kalibracji zaprezentowanego modelu wykorzystano dane z portalu Twitter, które były powiązane z akcją „Siema tu Polska”. Wykonano analizę jakościową oraz ilościową zaobserwowanej akcji, a następnie na jej podstawie zaproponowano model opinii. Weryfikacja modelu została dokonana poprzez symulację wieloagentową. Przedstawiono wyniki symulacji oraz ich analizę, a następnie zaproponowano dalszy kierunek prac.

EN

With the increasing popularity of social network portals it is easier to collect real data on social phenomena. This data can be applied to build and verify opinion models. In this article authors presents viral opinion model based on social impact theory. Construction and calibration of the model is based on data from Twitter, which have been collected during action "Siema Tu Polska". The article analyses carefully this social action. Based on this analyses authors propose new opinion model. Verification of proposed model was made through multi-agent simulation. The results of simulation were described and further work was proposed.

18

Modelowanie epidemiologiczne na sieciach społecznych na przykładzie zakażeń szpitalnych (HAI) i chorób przenoszonych drogą płciową (STI)

Jarynowski Andrzej

Studia i Materiały Informatyki Stosowanej

|

2013

|

nr 10

13--21

PL

Charakterystyka kontaktów społecznych w postaci czasowej i sieciowej struktury (kiedy i z kim) ma wpływ na rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych. W związku z rozwojem stosowanych metod komputerowych pojawiła się perspektywa wykorzystania ich w analizie sieci społecznych. Modele epidemiologiczne zostały wprowadzone jakby na kolejnym poziomie struktury sieciowej. W tej pracy przedstawię dwa typy zakażeń: wirusem HIV, czy HPV oraz bakteriami Chlamydii (czyli choroby przenoszone drogą płciową: STI) oraz HAMRSA (czyli szpitalne zainfekowanie, odpornym na metycylinę, gronkowcem złocistym), rozprzestrzeniających się w odmienny sposób w różnych społecznościach. Zrozumienie wzorców kontaktów międzyludzkich oraz próba ich zamodelowania pomagają oszacować skalę zagrożenia oraz opracować metody kontroli epidemiologicznej. W moich badaniach skupię się głównie na wtórnej analizie danych szwedzkich dotyczących zakażeń szpitalnych oraz tych, wynikających z kontaktów seksualnych. Głównym, ogólnym rezultatem badań jest odtworzenie sieci kontaktów w szpitalach oraz częściowo sieci stosunków seksualnych na podstawie niepełnych i bardzo wrażliwych danych. Pierwszoplanowym, szczególnym wynikiem badań jest za to ustalenie najbardziej ryzykownych zachowań seksualnych (dla różnych grup patogenów) i umiejscowienie ich w kulturze. Odtworzyłem za pomocą modelu epidemiologicznego q-MCMC (quasi-Monte Carlo Markov Chain) wybuch epidemii MRSA w sztokholmskich szpitalach. Podjęta została również próba odnalezienia i oszacowania roli potencjalnych 'super-roznosicieli' w zastanej społeczności.

EN

Characteristics of contacts in the form of time and the network structure (when and with whom) has an impact on the spread of infectious diseases. In connection with the development of computer methods, their methods have been applied in social networks analyze. On another level, the network structure of epidemiological models have been introduced. In this paper we present two types of infections: HIV and Chlamydia bacteria (ie, sexually transmitted diseases: STI) and HA-MRSA (ie, hospital infection methicillinresistant Staphylococcus aureus), which spread in different ways in different communities. In our study, we will focus mainly on secondary analysis of Swedish data of hospital infections and sexuality. Main, the general result of research is to restore the network of contacts in hospitals and to build sexual networks based on incomplete and highly sensitive data. The primary, a particular outcome for this study is to identify the most risky sexual behavior (for different groups of pathogens), their location in culture. We reconstructed, using an epidemiological model of q-MCMC (quasi-Monte Carlo Markov Chain), the outbreak of MRSA in a Stockholm hospital. We tried to locate and assess the potential role of 'super-spreaders' in a stagnant communities.

19

Analiza i modelowanie sieci transportowych z wykorzystaniem sieci złożonych

Tarapata Z.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2013

|

z. 97

519--529

PL

W pracy przedstawiono podstawy teoretyczne oraz wyniki badań związanych z analizą i modelowaniem sieci transportowych z wykorzystaniem sieci złożonych. Opisano własności sieci złożonych (Scale Free i Small World) oraz zdefiniowano miary charakterystyk sieci. W tym kontekście, przedstawiono wyniki badań związanych z charakterystykami sieci rozkładowych połączeń lotniczych oraz ekspresowych połączeń kolejowych InterCity i EuroCity w Polsce. Dla sieci połączeń lotniczych w Polsce uzyskane wyniki skonfrontowano z wynikami badań tych sieci w USA, Chinach, Indiach, Włoszech i Hiszpanii. Pracę podsumowują wnioski, w których starano się zinterpretować otrzymane wyniki oraz określić perspektywę rozwoju zastosowań sieci złożonych w kontekście sieci transportowych.

EN

In the paper a theoretical bases and empirical results deal with analysis and modelling of transportation networks using complex networks have been presented. Properties of complex networks (Scale Free and Small World) and network's characteristic measures have been described. In this context, results of empirical researches connected with characteristics of passenger air links network and express railway links network (EuroCity and InterCity) in Poland have been given. For passenger air links network in Poland results are compared with the same networks in USA, China, India, Italy and Spain. In the conclusion some suggestions, observations and perspective dealing with complex network in transport networks have been presented.

20

Czy sieci rządzą światem? : od Eulera do Barabasiego

Tarapata Z.

Biuletyn Instytutu Systemów Informatycznych

|

2012

|

nr 10

31-51

PL

W pracy poruszono problem różnorodnych zastosowań modeli i metod teorii grafów i sieci. W szczególności zwrócono uwagę na cechy charakterystyczne współczesnych sieci rzeczywistych. Przeanalizowano, w jaki sposób modeluje się te sieci, jakie mają własności i co z tego wynika. Poruszono algorytmiczne aspekty sieci złożonych ukierunkowane na złożoność obliczeniową metod wyznaczania wartości charakterystyk sieci. Kilkanaście interdyscyplinarnych przykładów rzeczywistych sieci zilustrowało opisywane własności sieci. We wnioskach opisano tendencje rozwojowe współczesnej teorii grafów i sieci, zwłaszcza w kontekście modelowania ewolucji sieci złożonych.

EN

In the paper problem of multi-applications of graph and networks theory models and methods is considered. The paper is especially focused on specific features of real networks. Analysis methods of these networks, their properties and what result from these analyses are discussed. Algorithmic aspects focused on computational complexity of methods to compute values of network's characteristics are considered. Several interdisciplinary examples of real networks illustrate network's properties being described. In conclusions current and future trends in development of complex networks are considered.