• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
[2011 체인지온]복잡계 네트워크로 새롭게 바라본 스마트 세상_정하웅
 

[2011 체인지온]복잡계 네트워크로 새롭게 바라본 스마트 세상_정하웅

on

  • 2,964 views

 

Statistics

Views

Total Views
2,964
Views on SlideShare
1,997
Embed Views
967

Actions

Likes
4
Downloads
80
Comments
0

6 Embeds 967

http://changeon.org 940
http://www.hanrss.com 12
http://www.changeon.org 7
http://blog.daum.net 6
http://a0.twimg.com 1
http://search.daum.net 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    [2011 체인지온]복잡계 네트워크로 새롭게 바라본 스마트 세상_정하웅 [2011 체인지온]복잡계 네트워크로 새롭게 바라본 스마트 세상_정하웅 Presentation Transcript

    • 복 계네 워 와스 트 상 잡 트크 마세 Coplex Net work Science 정웅 하 (KAIST, 물 학 ) 리과Albert László Barabási (Northeastern Univ.) Zoltán N. Oltvai (Pittsburg Univ.) http://stat.kaist.ac.kr
    • Society Human body : (사회) 모두 네트워크! Life: 생명현상 Brain (뇌)Internet인터넷 복잡계란? Complex Systems?
    • 정보통신 네트워크지구는 현재 전자피부라고 불리우는 네트워크로덮혀가고 있다. à 스마트 세상의 도래! -컴퓨터 -전화선 점 -공유기/router 선 -TV 케이블 -인공위성 -전자기파, 빛
    • 유전자 단백질 유전자 반응 단백질 단백질-단백질 반응 신진대사반응 생화학 반응Citrate Cycle
    • 사회란 결국 네트워크점: 개개인, 사회구성원선: 사회관계(가족/친구 등) 사회학자 밀그램 박사 (1967) “6단계의 분리” 지구상의 어떤 두사람도 평균 5사람을 거치면 서로 아는 사이가 된다. “전염병과 소문이 쉽게 퍼지는 이유”
    • 매일아침 신문에서 보는… 누 누랑 가 구 연되나 결었? 한 에쉽 ! 눈 게
    • 9-11 Terror Hijacker’s Network
    • 네트워크의 중요성!!!Marriage map between 100 richest people in Korea CSSPL
    • Marriage between big companies in Korea
    • 복잡계(Complex systems) Made of many non-identical elementsconnected by diverse interactions. 복잡계 네트워크
    • 네트워크, 어떻게 생겼을까?• 2가지 다른 종류의 네트워크 가능성 고속도로연결망 비행기 항공연결망
    • 수학적으로 어떻게 설명? 종모양 분수함수 모형무작위적 네트워크 척도없는 네트워크(random network) (scale-free network)
    • Node(점): 웹페이지World Wide Web link(선): hyper-link(클릭)
    • World Wide Web (WWW)Nodes(점): WWW documentsLinks(선): URL links 800 million documents (S. Lawrence, Nature,1999) ROBOT: collects all URL’s found in a document and follows them recursively R. Albert, H. Jeong, A-L Barabasi, Nature, 401 130 (1999)
    • 세상에 있는 두가지 서로 다른 네트워크 종모양 분수함수 모형 고속도로 연결망 비행기 항공연결망
    • INTERNET BACKBONE (인터넷 백본망)Nodes(점): computers, routersLinks(선): physical lines (Faloutsos, Faloutsos and Faloutsos, 1999)
    • SEX-Web(섹스연결망)Nodes: people (females; males)Links: sexual relationships 4781 Swedes; 18-74; 59% 설문응답율. (Liljeros et al. Nature 2001)
    • 미국 Jefferson 고등학교의 성관계망 Male Female
    • Hollywood ACTORS(영화배우연결망) Nodes: 영화배우 Links: 공동출연 Days of Thunder (1990) Far and Away (1992) Eyes Wide Shut (1999) N = 212,250 actors ákñ = 28.78 P(k) ~k-g g=2.3
    • HOLLYWOOD PGSCANDAL network 19
    • BUT 그러나… 요즘은…
    • Cyworld network: cyber relatives = Internet + Social Networks 일평 촌 일촌
    • CyWorld Nodes: 싸이 미니홈피 Links: 일촌(평)(sampled over 100,000명out of ~10,000,000명via snowball sampling)7 degrees of separation!
    • 싸이월드의 최고의 마당발은? 이름 일촌수 최홍만 48,140 배슬기 24,355 노홍철 22,876 아이비 19,397 붐 11,751 (2005년)
    • Twitter : Follower, followingNodes: 트위터 사용자Links: 팔로잉,팔로워On June 2009, 41.7M users, 1.47B links are sampled(via BFS from Perez Hilton) H. Kwak et al (2009)
    • Hubs in (sampled) twitter network
    • Econo network(경제 네트워크)Nodes(점): individual(개인), company(회사), country(국가)...Links(선): economic activities(경제활동) Pi(t) : stock price at time t , Yi = ln Pi (t ) - ln Pi (t - 1)
    • 유전자 단백질 유전자 반응 단백질 단백질-단백질 반응 신진대사반응 생화학 반응Citrate Cycle
    • protein-protein p53 network metabolic network network (yeast) (mammals) (E. coli) Jeong et al. Jeong et al.Nature 411, 41 (2001) Nature 407, 651 (2000).
    • 불균일한 네트워크의 다양한 예들…Email network(이메일) Nodes: individual email address Links: email communicationPhone-call networks(전화송수신) Nodes: phone-number Links: completed phone call (Abello et al, 1999)Networks in linguistics(비슷한말,연결된말) Nodes: words Links: appear next or one word apart from each other (Ferrer et al, 2001)Networks in Electronic auction (eBay)(옥션,전자상거래) Nodes: agents, individuals Links: bids for the same item (H. Jeong et al, 2001)
    • 많은 네트워크들이 동일한 구조를 지니고 있다!고속도로연결망 항공망무작위적/균일한 연결망 허브가 있는 불균일한 연결망
    • HOW? 어떻게 해서 항공망구조가?(1) The number of nodes (N) is NOT fixed. (네트워크의 성장) Networks continuously expand by the addition of new nodes Examples: WWW : addition of new documents Citation : publication of new papers(2) The attachment is NOT uniform. (빈익빈부익부) A node is linked with higher probability to a node that already has a large number of links. Examples : WWW : new documents link to well known sites (CNN, YAHOO, NewYork Times, etc) P(k) ~k-3 Citation : well cited papers are more likely to be cited again
    • Continuum Theory (이론적접근)¶ki ki ki µ P (ki ) = A =¶t åj k j 2t , with initial condition ki (ti ) = m t ki (t ) = m ti m 2t m 2t m 2t P (ki (t ) < k ) = Pt (ti > 2 ) = 1 - Pt (ti £ 2 ) = 1 - 2 k k k (m0 + t ) ¶P (ki (t ) < k ) 2m 2t 1 P(k ) = = ~ k -3 γ=3 ¶k mo + t k 3 A.-L.Barabási, R. Albert and H. Jeong, Physica A 272, 173 (1999)
    • THEN WHY?? 왜??(i) 자원의 효율적 이용 (Efficiency of resource usage). Diameter (Scale-free) < Diameter (Exponential)(ii) 네트워크 견고성 (Robustness of complex networks).Scale-free networks are more robust under random errors, but very vulnerable under intentional attacks! 항공망 네트워크가 더 효율적!
    • Any applications? : IT, BT … 다양한 응용분야!Communication networks Bio-networks Social science Econo-physics …
    • 정보산업(IT)과 네트워크 Relative Coverage of Search Engines (83% commercial content excluded Feb. 1999)Þ 정보를 고르게 얻어내기가 힘들다! PageRank®네트워크의 구조를 알면 좀 더 좋은 검색엔진을 만들 수 있다. 미래인터넷 !!! What, How, Why?What’s Next? Internet of Things! PetaByte Data!
    • Google 이 킹왕짱, 절대 갑!뭔가 궁금할땐 어떻게??
    • 대선득표수와 구글검색결과 • Pearson corr. R~0.98796 • 동아일보 여론 조사 R~0.98598 • Naver 검색 R~0.95919
    • US presidential candidates (2008/4) Obama Hilary McCain
    • Q: 현재 얼마나 많은 독감환자가 있을까? Why? 갑자기 증가한다면, 주의를!CDC (Center for Disease Control) collects % of patients with flu-like symptom from doctors of each state! è수집 및 통계 분석, 2주 소요!구글 검색엔진을 이용한 독감예측! In flu season,number of search for flu-related keywordis increasing! (독감관련 검색어의 증가!) Nature (2008)
    • 독감환자 숫자와 가장 관련깊은 단어들 골라내기!• 2003년-2007년의 기존 데이터를 활용하여 (독감환자수와 가장 잘맞는 키워드 50개 선정), è 올해의 독감환자 수 실시간 예측 (2 weeks faster than CDC)
    • Nature (2008/9): Google 10th anniversary• BIG DATA: PetaByte Era• Data wrangling• Welcome to the petacentre• Wikiomics• How do your data grow?• Distilling meaning from data• The Harvard computers• The future of biocuration
    • (생물학/컴퓨터) 바이러스 확산 & 전염병 통제! 콕 찍어서 허브를 먼저 치료하자! 허브를 우선적으로 치료하면 전염병이 확산되는 것을 쉽게 막아낼 수 있다!!!! BUT, 그러나 누가 허브(카사노바)인지 아는가?? è NO! 그럼 어떻게?? 친구치료: 무작위적으로 치료하는 것이 아니라 평범한 사람을 골라 그 사람의 친구를 치료하게 하라! 또한 비슷한 방법으로 상품광고 마케팅에도 활용 가능!
    • 비즈니스 모델로의 적용??• Marketing! (viral marketing:입소문마케팅) a. Design for easy propagation, lowering the individual threshold (easy sign-up for hotmail.com) b. Fostering the flow of information in the networks (“get your private free email at http://www.hotmail.com”) c. Identification of hubs [Direct or Indirect] : target opinion leader (innovators) in an open minded environment (vulnerable nodes) Ex) Absolute Vodka: [DIRECT] focused on San Francisco gay community (well-connected, picking up new trend easily; trend-setting …) Ex) Distribute randomly but with extras [INDIRECT]
    • Sex & Smart Phones(from OKCupid.com)Android BlackBerry iPhone 6.0 8.1 10.0 6.1 8.8 12.3 아이폰 사용자가 가장 많은 섹스파트너를?!? ^^;; Note: iPhone owners might simply be more prone to exaggerate…. http://danariely.com/2010/09/10/sex-and-smart-phones/
    • 세상은 네트워크, 여러분은 어디?
    • 복잡계 (Complex Systems) NetworkScience collaboration WWW Food Web 항공망/허브 네트워크 Scale-free networkCitation pattern Cell Internet UNCOVERING ORDER HIDDEN WITHIN COMPLEX SYSTEMS
    • References• R. Albert, H. Jeong, A.-L. Barabasi, Nature 401 130 (1999).• R. Albert, A.-L. Barabasi, Science 286 509 (1999).• R. Albert, H. Jeong, A.-L. Barabasi, Nature 406 378 (2000).• H.Jeong, B.Tombor, R.Albert, Z.N.Oltvai, A.-L.Barabasi, Nature 407 651 (2000).• H. Jeong, S.P. Mason, A.-L. Barabasi, Z.N. Oltvai, Nature 411 41 (2001).• S.H. Yook, H. Jeong, A.-L. Barabasi, PNAS (2002).• K.-I. Goh, E.S. Oh, H. Jeong, B. Kahng, D. Kim, PNAS (2002).• P. Holme, H. Jeong, Bioinformatics (2003).• D.H. Kim, J.D. Noh, H. Jeong, Phys. Rev. E (2004).• D.H. Kim, H. Jeong, B.J. Kim, Phys. Rev. Lett. (2005).• Y.H. Eom, S. Lee, H. Jeong, J. Theo. Biology (2006).• P.J. Kim, et al PNAS (2007).• H.-J. Youn, M. Gastner, H. Jeong, Phys. Rev. Lett. (2008)• S.-W. Son et al PNAS (2009)• S.-H. Lee, P.-J. Kim, Y.-Y. Ahn, H. Jeong, arxiv/0710.3268 URL: http://stat.kaist.ac.kr
    • Complex Systems & Statistical Physics Lab http://stat.kaist.ac.kr