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Type: Tese de Doutorado
Title: Sobre o comportamento de agentes racionais em redes complexas
Authors: Pedro Olmo Stancioli Vaz de Melo
First Advisor: Antonio Alfredo Ferreira Loureiro
First Co-advisor: Virgilio Augusto Fernandes Almeida
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Christos Faloutsos
First Referee: Jussara Marques de Almeida
Second Referee: Marcos Andre Goncalves
Third Referee: Luís da Cunha Lamb
metadata.dc.contributor.referee4: Carlos Alberto Kamienski
Abstract: O avanço constante dos sistemas de informação permite, a uma taxa de crescente, que mais dados sejam gerados e armazenados. A partir das mais rotineiras situações, tais como con-versas telefônicas, a atuação de sistemas tecnológicos de alta complexidade, tais como redes de sensores sem fio (RSSF) para detectar eventos climáticos, dados são gerados e armazena-dos registrando cada ação e decisão tomada pelos agentes desses sistemas. É fascinante que, por trás desses registros, vemos o reflexo do ambiente em si, já que por trás de cada registro, há uma decisão tomada por alguma entidade. Portanto, o conhecimento de como processar esse valioso banco de dados em evolução pode levar, conseqüentemente, para uma melhor compreensão dos interesses e da dinâmica de cada entidade em um determinado ambiente ou na sociedade. Nesta tese, nos concentramos em sistemas que são compostos de entidades (indivíduos, organizações e sistemas computacionais), capazes de interagir entre si de uma maneira racional, refletindo seus interesses e dinâmica de atividade. Nós chamamos esses sistemas de Redes Complexas Baseadas em Decisão (RCBD), estes indivíduos e/ou organizações, nósou agentes, e as interações entre nós, arestas. A principal característica de uma RCBD é que ela evolui de acordo com as motivações pessoais dos seus nós. Portanto, o objetivo principal desta tese é analisar o comportamento dos agentes de uma RCBD. Pretendemos observarcenários reais e hipotéticos, onde as decisões têm um papel importante na evolução da rede. Quando compreendemos plenamente as motivações por trás das ações dos agentes, podere-mos modelar, prever e controlar o seu comportamento. Dividimos o objetivos principal desta tese em três objetivos específicos: (i) Modelagem, em que o nosso objetivo é representar fielmente o comportamento dos agentes em uma RCBD; (ii) Predição, em que o nosso ob-jetivo é prever como evoluirá o sistema, e (iii) Controle, em que o nosso objetivo é criarmecanismos para fazer os agentes agirem de acordo com um objetivo determinado. Em primeiro lugar, analisamos as redes de comunicação formada a partir de registros telefonicos de um operadora móvel privada de uma grande cidade. Propomos modelos para o comportamento individual dos usuários dessa rede e, a partir disso, propomos aplicações para redução de dados, detecção de anomalias e monitoramento de rede. Então, analisamos redes competitivas formadas a partir de ligas esportivas, como a liga profissional de basquete americana (NBA) e a liga profissional de baseball (MLB). Propomos modelos de previsão que podem ser usados para identificar as equipes mais prováveis para ganhar a temporada seguinte. Finalmente, investigamos a tomada de decisões em redes de computadores, em um cenário onde um grupo de RSSFs são implantados na mesma região e elas podem interagir entre elas para solicitar ou compartilhar recursos computacionais. Nós modelamos o prob-lema da cooperação entre duas ou mais RSSFs diferentes pelos conceitos da teoria dos jogos e com isso nós apresentamos, como uma aplicação de controle, um protocolo para permitir a cooperação entre eles.
Abstract: The constant advancement of information systems allows, at a growing rate, more data to be generated and stored. From routine situations, such as phone conversations, to the actu-ation of highly complex technological systems, such as Wireless Sensor Networks (WSNs) to detect weather events, data are generated and stored registering every action and decision made by the agents of these systems. It is fascinating that, behind these records, we see the reflection of the environment itself, since behind every record, there is a decision made by some entity. Therefore, the knowledge of how to process this valuable and very large evolv-ing database can lead, consequently, to a better understanding of the interests and dynamics of each entity in a determined environment or in the society. In this thesis, we focus on systems that are made up of entities (individuals, organi-zations and computational systems) capable of interacting among themselves in a rational way, reflecting their interests and activity dynamics. We call these systems Decision-basedComplex Networks (DBCN), these individuals and/or organizations, nodes or agents, and the interactions between nodes, edges. The main characteristic of a DBCN is that it evolves according to the personal motivations of its nodes. Therefore, the main objective of this the-sis is to analyze the behavior of agents of DBCN. We plan to observe real and hypothetical scenarios where decisions play an important role in the evolution of the network. When we fully understand the motivations behind the actions of the agents, we may be able to model, predict and control their behavior. We divide the main objetive of this thesis in three spe-cific goals: (i) Modeling, where we aim to accurately represent the behavior of the agents in a DBCN; (ii) Predicting, where we aim to predict how the system will evolve, and (iii) Controlling, where we aim to be able to make the agents to act according to a determined goal. First, we show a compact analysis of the three aspects of DBCNs we tackle in thisthesis, i.e., modeling, predicting and controlling, in three real-world datasets describing user mobility activity. Then, we focus solely on modeling communication networks. We pro-posed models for the individual behavior of the users of this network and, from this, weproposed applications for data summarization, anomaly detection and network monitoring. Then, we focus on predicting in competitive networks formed from sports leagues such as the North American National Basketball Association (NBA) and the Major League Baseball (MLB). We proposed a prediction model that can be used to identify likely teams to win and to fail in a following season. Finally, we focus on controlling, investigating decision making in computer networks, in a scenario where a group of WSNs are deployed in the same re-gion and they may interact with themselves to request or share computational resources. Wemodeled the problem of cooperation among two or more different WSNs by the concepts of game theory and from it we present, as a control application, a protocol to allow cooperation among them.
Subject: Computação
language: Inglês
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SLSS-8LWN56
Issue Date: 19-Sep-2011
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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