Bločno modeliranje večnivojskih in časovnih omrežij

Šifra:

J7-8279

Obdobje:

1.5.2017 - 30.4.2020

Letni obseg:

0,60 FTE | 2017

Vodja:

izr.prof.dr. Aleš Žiberna

Veda:

Interdisciplinary research

Faze projekta in njihova realizacija:

Projekt bodo izvedli raziskovalci, ki večinoma že sedaj veliko sodelujejo. Večinoma gre za uveljavljene raziskovalce iz različnih področji analize omrežji, kar je primerno glede na cilje projekta. Raziskovalci prihajajo iz dveh organizacij, Fakultete za družbene vede Univerze v Ljubljani (FDV) in Inštituta za matematiko, fiziko in mehaniko (IMFM). Delo je razdeljeno v 11 delovnih paketov (DP). Spodaj navajamo okvirno razdelitev DP-jev med sodelujoči organizaciji ter opredelitev glavnih nalog (nekatere manj oprijemljive naloge so izpuščene) v teh DP-jih skupaj s časovno opredelitvijo (pri posameznih nalogah je časovna opredelite podana le, če se ne ujema s koncem DP-ja): 1. DP1 – Skupna pripravljalna faza. Trajanje – 12 mesecev (1. – 12 . mesec). Sodelujoči: Vsi a. Pregled literature b. Ocena primernosti enotnega pristopa za bločno modeliranje povezanih omrežji oz. potreba po različnih pristopih za bločno modeliranje različnih vrst povezanih omrežij. c. Priprava vsaj dveh (eno večnivojsko, eno časovno) empiričnih povezanih omrežij za testiranje (4. mesec) d. Priprava zbirke empiričnih povezanih omrežij e. Izdelava algoritma ali priporočil za generiranje slučajnih povezanih omrežij 2. DP2 – Proučevanje mehanizmov, ki vodijo v določeno bločno strukturo. Trajanje – 30 mesecev (1. – 30. mesec) Sodelujoči: Predvsem skupina s FDV a. Proučevanje mehanizmov, ki vodijo v določeno bločno strukturo b. Proučevanje mehanizmov, ki povzročijo spremembo iz ene bločne strukture v drugo bločno strukturo c. Uporaba ugotovitev za generiranje omrežij s spreminjajočo bločno strukturo v času 3. DP3 – Pripravljalna faza za razvoj optimizacijskih metod. Trajanje 8 mesecev (5. – 12. mesec). Sodelujoči: Predvsem skupina z IMFM, predvsem pri točki f tudi ostali. a. Pregled literature na področju optimizacijskih metod za razvrščanje v skupine in še posebej za bločno modeliranje. b. Ocena uporabnosti različnih optimizacijskih metod za povezana omrežja. c. Predlog vsaj ene metode za uporabo v posplošenem bločnem modelirnju povezanih omrežij (9. mesec) d. Ocena potrebe po posebnih metodah za optimizacijo povezanih omrežij in po potrebi okvirna zasnova le teh. e. Ocena uporabnosti večkriterijske optimizacije. f. Priporočila glede uteževanja različnih delov omrežij v povezanih omrežjih. 4. DP4 – Razvoj optimizacijskih metod za posplošeno bločno modeliranje povezanih omrežij. Trajanje 18 mesecev (10. – 27. mesec). Sodelujoči: Predvsem skupina z IMFM a. Izbor in po potrebi prilagoditev obstoječih in/ali priprava novih optimizacijskih algoritmov za posplošeno bločno modeliranje povezanih omrežij. (18. mesec) b. Testna izvedba izbranih algoritmov. (24. mesec) c. Testiranje izbranih algoritmov na empiričnih in po potrebi slučajno generiranih omrežjih. Primerjava z obstoječimi pristopi tako v smislu kvalitete kot časovne zahtevnosti. 5. DP5 – Končna programska izvedba in testiranje posplošenega bločnega modeliranja za povezana omrežja z novimi optimizacijskimi metodami. Trajanje 9 mesecev (24. – 32. mesec). Sodelujoči: Predvsem skupina z IMFM a. Izpopolnitev metod izdelanih v DP4 (28. mesec) b. Programska izvedba razvitih metod s poudarkom na časovni zahtevnosti in vključitev v paket za statistični paket R. c. Testiranje na empiričnih in po potrebi slučajno generiranih omrežjih. 6. DP6 – Pripravljalna na faza za razvoj pristopov za stohastično bločno modeliranje povezanih omrežij in pristopov po metodi voditeljev. Trajanje 8 mesecev (5. – 12. mesec). Sodelujoči: Predvsem skupina s FDV a. Pregled literature na področju stohastičnega bločnega modeliranja in pristopov po metodi voditeljev. b. Preliminarni izbor enega ali več pristopov, ki bodo temelj za prilagoditve na povezana omrežja. (9. mesec za vsaj en pristop) c. Ocena možnosti uporabe ali prilagoditve pristopov za posebna povezana omrežja (predvsem časovna) na drugih vrstah povezanih omrežij. 7. DP7 – Razvoj pristopov za stohastično bločno modeliranje (ali\in) pristopov po metodi voditeljev za povezana omrežja. Trajanje 18 mesecev (10. – 27. mesec). Sodelujoči: Predvsem skupina s FDV a. Razvoj oz. prilagoditev ustreznih pristopov in zasnova algoritmov. (18. mesec) b. Testna izvedba izbranih algoritmov. (24. mesec) c. Testiranje izbranih algoritmov na empiričnih in po potrebi slučajno generiranih omrežjih. Primerjava z alternativnimi pristopi (vsaj Žiberna 2014) tako v smislu kvalitete kot časovne zahtevnosti. 8. DP8 – Končna programska izvedba in testiranje pristopov za stohastično bločno modeliranje povezanih omrežij oz. pristopov po metodi voditeljev. Trajanje 9 mesecev (24. – 32. mesec). Sodelujoči: Predvsem skupina s FDV a. Izpopolnitev metod izdelanih v DP7 (28. mesec) b. Programska izvedba razvitih metod s poudarkom na časovni zahtevnosti in vključitev v paket za statistični paket R. c. Testiranje na empiričnih in po potrebi slučajno generiranih omrežjih. 9. DP9 – Združevanje rezultatov vseh DP-jev, skupna primerjava metod ter predstavitev rezultatov. Glavne naloge. Trajanje 12 mesecev (25. – 36. mesec). Sodelujoči: VSI a. Združevanje rezultatov vseh DP-jev, predvsem iz obeh glavnih vej. b. Skupna primerjava metod. c. Predstavitve in objava rezultatov, tudi na tematski sekciji v okviru mednarodne konference s področja analize omrežij. 10. DP10 – Uporaba razvitih metod na omrežjih s področja sodelovanj v znanosti. Trajanje 18 mesecev (19. – 36. mesec) Sodelujoči: Predvsem skupina s FDV a. Uporaba na omrežjih v več časovnih točkah b. Uporaba na večnivojskih omrežjih c. Če bodo na voljo podatki tudi uporaba na večnivojskih omrežjih v več časovnih točkah d. Ugotovitve na podlagi izvedenih analiz 11. DP11 – Splošno uporabljanje projekta. Trajanje 36 mesecev (1. – 36. mesec) . Sodelujoči: Predvsem vodja in vodja skupine z IMFM ter tehnično osebje. a. Poročila v skladu z zahtevami b. Končno poročilo

Sodelujoče RO:

http://www.sicris.si/public/jqm/prj.aspx?lang=slv&opt=2&subopt=403&hits=1&id=12544&search_term=J7-8279

Sestava projektne skupine:

http://www.sicris.si/public/jqm/prj.aspx?lang=slv&opt=2&subopt=402&hits=1&id=12544&search_term=J7-8279

Bibliografske reference:

http://www.sicris.si/public/jqm/prj.aspx?lang=slv&opt=2&subopt=400&hits=1&id=12544&search_term=J7-8279

Vsebinski opis projekta:

IZHODIŠČA: Bločno modeliranje je metoda za iskanje skupin enot v omrežju in ugotavljanje povezav med njimi in tako med drugim omogoča spoznanje globalne strukture omrežja. Poskuša določiti tako razbitje množice vozlišč/enot omrežja, da ustrezni model (majhno omrežje, ki ga dobimo s skrčitvijo vseh skupin razbitja) opisuje zgradbo osnovnega omrežja. Zadnje čase se veliko pozornosti namenja analizi večnivojskih omrežij in analizi časovnih omrežij. Pri analizi večnivojskih omrežij hkrati proučujemo povezanost enot iz vsaj dveh nivojev oz. slojev (povezanost znotraj posameznega nivoja in med nivoji). Zelo pogosto prvi nivo predstavlja posameznike, drugi pa organizacije. Obe vrsti omrežij, torej večnivojska in časovna omrežja (kot omrežja, merjena v več časovnih točkah) bomo skupaj poimenovali povezana omrežja. Za bločno modeliranje je bila do sedaj razvita že vrsta metod, tako determinističnih kot stohastičnih. Vendar pa večina metod ne omogoča bločnega modeliranja večnivojskih in časovnih omrežij, oziroma tako imenovanih povezanih omrežij. Obstajajo sicer različice stohastičnega bločnega modeliranja za časovna omrežja, sami smo razvili metode za posplošeno bločno modeliranje večnivojskih, ki se lahko uporabijo tudi za bločno modeliranje ostalih povezanih omrežij. Vendar pa prve niso uporabne za večnivojska omrežja ter ne omogočajo vnaprej specificiranih delov bločnega modela, druge pa so v trenutni razvojni fazi primerne le za razmeroma majhna omrežja (do 100 enot v vsakem omrežju v primeru le dveh omrežij), med drugim tudi zaradi neprilagojene optimizacijske metode. Pri naši rešitvi bi bilo dobro tudi izpopolniti način uteževanja različnih delov rešitve. OPREDELITEV PROBLEMA: Trenutno ne obstaja nobena metoda za bločno modeliranje povezanih omrežji, ki bi omogočala bločno modeliranje večjih povezanih omrežij (velikih vsaj več sto vozlišč/enot) v doglednem času. To je problem, ki bi ga s projektom radi rešili in sicer z metodo, ki bi vključevala vsaj nekatere elemente posplošenega bločnega modeliranja. Poleg tega bomo raziskali, kateri modeli, predvsem za tako imenovana povezovalna omrežja, torej dele povezanih omrežij, ki predstavljajo povezave med posameznimi enovrstnimi omrežij, so primerni za različne vrste povezanih omrežij (več-nivojskih, časovnih, več-nivojskih časovnih). CILJI PROJEKTA: Projekt ima dva glavna cilja: (i.) izboljšanje optimizacijske metode za posplošeno bločno modeliranje za uporabo pri bločnem modeliranju povezanih omrežij, in (ii.) prilagoditev hitrejših pristopov za bločno modeliranje (npr. stohastičnega bločnega modeliranja) za bločno modeliranje povezanih omrežjih z določenimi elementi posplošenega bločnega modeliranja. Dodatni cilj projekta pa je tudi razvite metode uporabiti na empiričnih omrežjih s področja sodelovanj v znanosti (na primer. sodelovanja med raziskovalci skozi čas ter sodelovanje med raziskovalci in med njihovimi ustanovami) ter podati ustrezne zaključke. V sklopu projekta bomo dodatno pozornost namenili spoznavanju lokalnih mehanizmov, ki vodijo v določeno globalno (bločno) strukturo omrežja oz. spremembo globalne strukture in ki omogočajo generiranje omrežji z določeno bločno strukturo. IZVEDBA: Glavni del izvedbe projekta bo razdeljen v dve glavni veji, kjer se bo vsaka ukvarjala s svojim glavnim ciljem (torej izboljšanjem optimizacijske metode ali prilagoditev hitrejših pristopov bločnega modeliranja za povezana omrežja). Vsako vejo bo vodila svoja ustanova (IMFM in FDV). Delo bo sicer pri obeh potekalo podobno. Uvodnemu pregledu literature bo sledilo snovanje novih algoritmov oziroma metod, ki so bodo nato preko faz testiranja (kar vključuje tudi uporabo) in izboljševanja ter po potrebi vračanja na novo snovanje razvile do končnih metod v skladu s cilji posamezne veje. Vse razvite metode bomo proti koncu projekta tudi uporabili na omrežjih sodelovanj v znanosti.


Nazaj na seznam projektov