Aula 02. Redes (Networks)

Transcrição

1 Aula 02

2 Hi everybody! Olá a todos!

3 Existe um jogo ( game ) na Internet no qual deve-se conectar qualquer ator de Hollywood com o ator Kevin Bacon, através dos filmes que participaram. O jogo se chama The Kevin Bacon Game ou Six Degrees of Kevin Bacon e consiste em achar uma conexão entre um ator qualquer de Hollywood com o ator Kevin Bacon em seis passos.

4 Na verdade é possível fazer este jogo de qualquer ator de Hollywood para qualquer outro ator de Hollywood, não apenas com Kevin Bacon. A comunidade de Hollywood é enorme: tem mais de 1 milhão de atores que participaram em (meio milhão) de filmes. A ligação de qualquer ator de Hollywood para qualquer outro ator em apenas seis passos torna-a pequena. Chamou isso de: small world (ou pequeno mundo ).

5 Este jogo ( game ) na Internet foi criado há alguns anos, como um passatempo, por apaixonados em filmes de Hollywood. Entretanto ele foi aproveitado para ser observado por investigadores das redes sociais que tinham objetivos científicos. Este jogo é um exemplo de uma rede social (i.e., uma rede entre pessoas) e de um small world, um mundo GRANDE que se torna PEQUENO.

6 Há muitos exemplos de small worlds (ou pequenos mundos ). Um estádio de futebol lotado pode ser um exemplo de small world: com um número limitado de walk talkies distribuídos para pessoas estrategicamente localizadas pode-se conectar todos entre si formando uma rede social.

7 Basta imaginar que existam pessoas com walk talkies em todos os setores do estádio e que elas possam chamar, gritando pelo nome qualquer outra pessoa no seu próprio setor.

8 E as distâncias dentro do estádio se encurtam. Todos estão a poucos paços de todos os outros. Isso é um mais um exemplo de um small world.

9 Portanto, em um estádio de futebol repleto também podemos ter uma rede social. Uma rede que torna o imenso estádio cheio de gente, pequeno.

10 Imaginemos agora que cada pessoa da Terra pode fazer uma lista de pelo menos 100 pessoas nas suas relações, e que cada uma destas 100 pessoas podem também fazer uma lista de outras 100 pessoas nas suas relações, e assim sucessivamente, Lá pelo quinto ou sexto passo já teremos ultrapassado o número de pessoas que existem na Terra, mesmo admitindo que haverá muitas repetições de pessoas nestas listas. Portanto podemos admitir que qualquer pessoa deste planeta está conectada com outra em até 6 passos.

11 Para verificar se este raciocínio estava correto, foram distribuídos 40 envelopes para 40 pessoas em diversos pontos da Terra, como na Alemanha, Austrália, China, Índia, etc.

12 Alguns em lugares bem remotos como numa montanha da Birmânia ou numa aldeia no Kenya ou nómadas no deserto do Sahara.

13 Cada envelope tinham instruções para serem enviados para o Prof. Marc Vidal em Boston, Massachusetts, nos Estados Unidos, mas apenas usando pessoas conhecidas (familiares ou amigos) e os conhecidos dos conhecidos, e assim por diante. O Prof. Marc Vidal é da Harvard Medical School e do Dana-Farber Cancer Institute de Boston e faz investigação em redes ( networks ), mais especificamente em: Systems Approach to Cancer Biology. Conforme os envelopes chegavam de volta, em alguns casos somente alguns meses depois, o Prof. Marc Vidal verificava quantos passos levou. Em média levou 6 passos.

14 Temos aqui portanto um outro exemplo de uma rede social (uma rede entre pessoas). O mundo está mais interconectado que se imaginava. Provou-se que o mundo pode ser GRANDE e ao mesmo tempo PEQUENO, ou seja, um small world (ou pequeno mundo ).

15 Logo, as redes sociais e os small worlds (ou pequeno mundos ) podem ser em muitos ambientes diferentes: entre os actores de Hollywood, num estádio de futebol repleto, ou ainda muito mais amplo como no mundo inteiro.

16 Mas redes ( networks ) existem em contextos muitos mais amplos de que apenas redes sociais, com pessoas. Existem small worlds (ou pequenos mundos ) em muitos contextos diferentes.

17 Redes (networks) são encontradas em quase tudo: nos indivíduos (as pessoas, redes sociais) nas espécies existentes na natureza nas nações do mundo nas corporações financeiras nos exércitos em guerra na Internet nas rotas de transporte no sistema de distribuição de energia nos chips electrónicos dentro das células humanas etc. etc. A natureza tem uma marca própria escondida, uma estrutura que nos conecta a todos: redes (networks).

18 Na verdade, redes são formas de representar sistemas através de fluxogramas ou grafos onde tudo se conecta de alguma forma.

19 Prof. Steven Strogatz da University of Cornell, no estado de New York, nos Estados Unidos é um dos cientistas que estuda as redes e também o fenómeno do sincronismo na natureza.

20 pirilampos Reluzem sincronizados à noite

21 pirilampos O sincronismo ocorre de forma natural, não há um maestro ou um comandante.

22 cigarras Também agem sincronizadas à noite Elas emitem aqueles sons estridentes em uníssono. E novamente o sincronismo ocorre naturalmente não há uma liderança.

23 coração Também trabalha sincronizado Ele bate devido ao ato conjunto de células pacemakers que criam os seus impulsos rítmicos. Não há uma que seja a condutora das outras.

24 cérebro Também age sincronizado 100 bilhões de células nervosas (neurónios) trabalham neste complexo mundo que é o cérebro humano e não há uma célula master, que seja a líder. O cérebro trabalha em grupo.

25 pássaros

26 revoadas / enxames

27 peixes

28 Como uma população de indivíduos dissimilares podem de repente sincronizarem-se? Como a ordem surge do caos? Pensava-se que se um grupo agindo de uma forma coordenada, em harmonia, então haveria um maestro, um condutor, um líder. Hoje sabemos que não é bem assim. A interação em grupo sincronizada sugere que estão ligados em rede. Por exemplo: As 100 bilhões de células nervosas (neurónios) do cérebro humano estão ligadas em rede. células nervosas (neurónios)

29 Qualquer uma das100 bilhões de células nervosas do cérebro estão ligadas a qualquer outra em poucos passos. Com a conectividade as 100 bilhões de células nervosas do cérebro tornam-se um small world (ou pequeno mundo ).

30 Internet é claramente um exemplo de uma rede (network), não de pessoas, mas de web pages.

31 Internet A Internet possui hubs, isto é web pages preferidas, ou web pages que possuem muitos links apontados para elas. Mas não é só a Internet que possui hubs. Todas as redes possuem os seus hubs.

32 Portanto, há hubs em todas as redes. Na colossal rede de transmissão de energia eléctrica dos Estados Unidos.

33 Há hubs em todas as redes. Nas redes de transportes de um país, ou mesmo mundiais, os hubs são facilmente identificáveis. Suponha que eu quero viajar da Covilhã (Portugal) para Adelaide (na Austrália). Como não há aeroporto internacional na Covilhã, eu vou de comboio para Lisboa, e de lá para Londres de onde saem muitos voos para Sydney na Austrália. Como a distância é grande, alguns destes voos que saem de Londres param em Dubai no caminho, outros param em Bangkok (na Tailândia). Finalmente, ao chegar em Sydney podemos nos deslocar (via terrestre) para Adelaide. Desta forma, só neste trajeto já vimos alguns nós da rede de transportes mundiais que têm links, ou conexões importantes. Ou seja, alguns hubs desta rede.

34 Há hubs em todas as redes. No exemplo do estádio de futebol, os hubs são as pessoas que possuem walk talkies.

35 Há hubs em todas as redes. Há uma pesquisa na Suécia que comprova que a curva abaixo se verifica no comportamento sexual humano. Wilt Chamberlain, aclamado ter tido muitas parceiras sexuais na sua vida, seria um hub desta rede social.

36 Redes (networks) não crescem acidentalmente. Elas evoluem seguindo um padrão. As redes possuem hubs (nós com muitas conexões) A existência de hubs são o segredo escondido em cada rede, a estrutura que a natureza usa para tecer as suas teias. Redes crescem, evoluindo constantemente e adaptando-se. Os seus nós irão ligar-se preferencialmente a outros nós com muitas conexões (hubs).

37 Esse resultado é provado pelo: Prof. Albert László Barabási da Northeastern University, Boston, Estados Unidos Segundo Barabási, existe uma lei simples que descreve o mundo interconectado de uma rede, cuja equação é: Com ela pode-se prever o número de hubs que uma determinada rede (network) irá ter.

38 As redes (networks) tem pontos fortes e fracos muito peculiares. As redes são robustas. Por exemplo: há milhões de erros nas nossas células que nem sequer damos por conta a Internet funciona mesmo que muitos sites estejam não funcionais Logo, uma rede (network) pode suportar muitas falhas. Mas entretanto ela não pode perder os seus hubs, senão ela se desmorona.

39 Vivemos num mundo de relações. As redes dominam a nossa sociedade, economia, o meio ambiente. A nossa saúde depende das redes e nem percebemos a sua presença. Através de links casuais ou de centros fulcrais (hubs), o mundo se torna PEQUENO (small world) permitindo tudo viajar mais longe e mais depressa pelas redes. Isso tem o seu lado de positivo, mas tem também as suas desvantagens, como por exemplo: a forma que os vírus se espalham na Internet, ou que doenças, como a AIDS, se propagam.

40 Redes (networks) podem ajudar-nos a entender o como funcionam os mercados o como as grandes organizações resolvem seus problemas o como a sociedade muda o como ocorrem as endemias o como se espalham as epidemias o como se difundem as pandemias o como se propaga um tumor dentro de um organismo vivo o como curar doenças o como desmantelar uma rede de terrorismo o etc.

41 As células são os alicerces da vida e contém os genes que determinam o nosso desenvolvimento. Essas instruções genéticas são executadas por milhares de proteínas diferentes. As proteínas são pequenas ferramentas, as partes da célula. Elas não desempenham suas funções isoladamente. Elas interagem umas com as outras. Nas redes que existem dentro de cada célula, as proteínas são como as pessoas nas redes sociais, estão em constante movimento e se comunicando umas com as outras. proteínas no interior de uma célula

42 rede de proteínas no interior de uma célula

43 rede de proteínas no interior de uma célula

44 proteínas no interior de uma célula Se escolhermos uma proteína qualquer dentro de uma célula e formos verificar com quem ela interage, vamos observar que: elas vão ter os seus hubs (há proteínas mas populares que outras), que embora sejam milhares de proteínas dentro de uma célula, qualquer uma está conectada com qualquer outra em poucos passos.

45 O Prof. Marc Vidal é da Harvard Medical School e a sua equipa de investigadores tentam construir mapas que traduzem as redes dentro de uma célula, assim como a rede que liga as doenças entre si. As doenças estão ligadas através dos genes que têm em comum. Logo, a rede que conecta as doenças acaba por ser um mapa da interconectividade dos genes. O cancro da mama por exemplo: só se conhece 4 genes que são causadores. Mas estes abrangem apenas 10% dos casos de cancro da mama. Em 90 % dos casos ainda não se sabe nada dos aspetos moleculares. As redes que ligam as doenças pode vir a ajudar a identificar todos os genes causadores do cancro da mama, por exemplo.

46 rede que conecta as doenças

47 rede que conecta as doenças ampliação de uma determinada área

48 Ver as doenças como uma rede pode ser uma nova maneira de lidar com as elas. A rede é como se fosse um mapa que permite localizar as falhas no sistema que provoca a doença, como o cancro, por exemplo.

49 Até logo! Bye!

50 Obrigado! Thank you! Felippe de Souza