XII Semana de Extensão, Pesquisa e Pós-Graduação - SEPesq Centro Universitário Ritter dos Reis

Transcrição

1 - SEPesq O emprego da Teoria dos Grafos para análise de dados de publicações em Design: Design Studies ( ) Vinicius Gadis Ribeiro 1 Sidnei Renato Silveira 2 Jorge Rodolfo Silva Zabadal 3 1. Introdução O presente estudo busca analisar informações referente à produção científica m Design, baseando-se em teoria dos grafos. Pode-se entender grafo como sendo uma representação simplificada de redes, as quais relacionam elementos por algum critério. Os elementos em questão são chamados nodos ou vértices, sendo as ligações entre eles, as relações ou arestas. Formalmente, diz-se que: Um grafo não direcionado (ou simplesmente grafo) é definido por dois conjuntos: um conjunto V de vértices, e um conjunto E de arestas; e por uma função de mapeamento w : E P(V) - que associa, a cada aresta um subconjunto de dois ou de um elemento de V, interpretado como os terminais da aresta. Grafos podem ou não ser orientados - por exemplo, apresentar a possibilidade de haver relação em um sentido, e em outro, não; ademais, podem ser ou não valorados (ou seja, as relações apresentam valor quantitativo). Para o presente trabalho, interessam grafos não-orientados não valorados. Essas estruturas apresentam uma série de propriedades matemáticas interessantes, as quais possibilitam, por exemplo, identificar quais são os nós são importantes estruturalmente e relevantes para o fluxo de informação na rede, ou verificar se há elementos mais centrais, ou ainda se há elementos mais relevantes ou influentes. Podem ser verificadas existência de agrupamentos em grafos, ou o quanto um nodo é alcançável em relação ao outro. Podem ser identificados se há elementos que são fortemente intermediários. Dessa forma, é relevante compreender alguns conceitos dessa teoria, a saber: Por vizinhança de um conjunto X de vértices de um grafo G entende-se o conjunto de todos os vértices que têm algum vizinho em X. Esse conjunto é representado por será denotado por ΓG(X) ou simplesmente por Γ(X). A vizinhança de um vértice v é o conjunto Γ({v}), que pode ser denotado simplesmente por Γ(v). A importância relativa de um nodo perante o grafo pode ser considerada pelas medidas de centralidade. Destaca-se que alguns dos conceitos de centralidade foram inicialmente desenvolvidos na análise de redes sociais (Newman, 2010). Em análise de redes, há quatro medidas de centralidade: centralidade de grau, centralidade de intermediação, centralidade de proximidade e centralidade de vetor próprio. Na situação do presente trabalho, empregou-se o conceito de centralidade de grau (Dg), o qual pode ser entendido como a métrica do número de conexões que um nodo apresenta. Já o coeficiente de agrupamento é uma medida do quanto há tendência de que os nodos têm de se agruparem. Esse conceito é fundamental no caso da Teoria das Redes Complexas as quais não 1 Doutor em Ciência da Computação,, Faculdade de Design Programa de Pós-graduação em Design, vinicius@uniritter.edu.br 2 Doutor em Ciência da Computação, Universidade Federal de Santa Maria CESNORS Curso de Sistemas de Informação, sidneirenato.silveira@gmail.com 3 Doutor em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia, jorge.zabadal@ufrgs.br SEPesq 24 a 28 de outubro de 2016

2 - SEPesq seguem exatamente a Teoria dos Grafos, pois essa última não necessariamente está relacionada com a modelação de redes reais, por meio da análise de dados empíricos; diferente das últimas, as redes complexas não são estáticas, mas evoluem no tempo, alterando a sua estrutura; e as redes constituem estruturas onde processos dinâmicos podem ser simulados (Barrat, 2008). Entende-se que a estrutura no qual os dados do presente trabalho se relacionam não são dinâmicas sendo necessário, por exemplo, maior quantidade de registros referentes à produção para ser alterada a estrutura; essa rede não se alteraria apenas por si, o que exclui a possibilidade de esse tratar de redes complexas. 2. Metodologia Com o intuito de verificar a possibilidade do emprego de conceitos e métrica da teoria dos grafos como apoio à revisão sistemática, com objetivo de verificar possíveis agrupamentos, instituições que desenvolvem determinado tipo de pesquisa, quais metodologias mais empregadas e outras questões concernentes, o presente trabalho empregou um programa de apoio. No intuito de automatizar o processo de análise - o qual poderia ser proibitivo, dada a escalabilidade que as redes apresentam atualmente, empregam-se programas de computador. Há diversos programas disponíveis gratuitamente. Considerando-se a preferência de um grupo de pesquisadores da mesma universidade, empregou-se Cythoscape (Shannon et al., 2003). Para a entrada de dados, dados referentes aos artigos do período investigado (2001 a 2011) foram tabulados em uma planilha, cujo formato é o empregado pelo programa em questão. A geração visual do grafo não demandou esforços computacionais relevantes, e as ferramentas de análise são automáticas. 3. Resultados obtidos e discussão A presente seção apresenta os resultados parciais da investigação. No primeiro momento, buscou-se verificar as formas de coleta de dados para cada tipo de pesquisa (quantitativa, qualitativa ou qualiquanti) Figura 1: Agrupamento Experimentação

3 - SEPesq Destacam-se um grande grupo, no qual predominam as abordagens multimétodos, o estudo de caso e a dissertação projeto. Há um agrupamento, no qual se concentram os estudos experimentais (figura 1). Cada um desses agrupamentos reúne pelo menos oito técnicas de coleta de dados. Há ainda pequenos agrupamentos com poucas técnicas de coletas de dados o que aparentemente indica pouca variabilidade de técnicas de coleta de dados. Essa variabilidade é esperada em abordagens qualitativas como estudo de caso ou abordagens multimétodos -, ou mesmo na dissertação-projeto (ou design research). O fato não esperado fora a experimentação, visto que frequentemente assume-se apenas coleta de dados em laboratório ou campo. Analisando os conteúdos dos artigos, confirma-se a grande diversidade de métodos de coleta quase sempre, baseados na origem dos dados ou objeto de pesquisa. Figura 2: rede tipo de coleta de dados versus tipo de método geral. A figura três apresenta a relação entre o país e o método de pesquisa. A questão aqui associada era se haveria ou não predominância de métodos por países ou seja, se seria possível estabelecer uma tipologia entre essas duas variáveis.

4 - SEPesq Figura 3: País de Origem versus Método Como se esperava, a quantidade de relações (grau do nodo) é maior nos países anglofalantes sede do periódico, Reino Unido e Estados Unidos. Contudo, essa informação pode ser alterada, ao se considerar a questão do peso (ou seja, ao se avaliar o grau de cada método de pesquisa), conforme a figura 4. Figura 4: País versus Método, considerando o peso

5 - SEPesq Uma particularização desse grafo seria entender as relações não entre país e método, mas entre instituição e método. Dessa forma, o papel da Holanda pode ser constatado (figura 4) devido à instituição que lidera um tema de pesquisa. A tabela 1 apresenta dados que esclarecem esse peso da Holanda no periódico: a tabela contém os percentuais de participação nesse periódico, por instituição, dos 10 mais frequentes. Tabela 1: Instituições mais frequentes geral Instituição Total Percentual University of Technology Sydney 20 6,3291% Delft University of Technology 19 6,0127% Georgia Institute of Technology 7 2,2152% Massachusetts Institute of Technology 7 2,2152% The Open University 7 2,2152% University of Cambridge 7 2,2152% National Cheng Kung University 6 1,8987% Bilkent University 5 1,5823% Carnegie Mellon University 5 1,5823% Eindhoven University of Technology 5 1,5823% Analisando o site da instituição ( =research&f[0]=mods_subject_topic_ss%3a%22design%22), percebe-se que a Holanda é representada pela Delft University of Technology onde há grupo de pesquisa concentrado em investigação de questões de Design, sendo pioneiros no tema design emotion. 4. Conclusões Percebe-se que a prova de conceito aqui apresentada se revelou funcional: algumas das métricas da teoria dos grafos pode ser empregada para apoio à revisão sistemática. A ferramenta computacional Cythoscape proporcionou uma opção viável para o processamento, possuindo grande variedade de formatos de apresentação, e flexibilidade para alterações. Dessa forma, visualmente, pode-se obter informações cuja visibilidade poderia ser comprometida pela quantidade de relações. Como trabalhos futuros, empreende-se ampliar a rede para os últimos volumes, além de setorizar por áreas de Design, visto que particularidades podem ser obtidas, ao se analisar os dados considerando as áreas específicas do Design. Palavras-chave: Teoria dos Grafos, Revisão sistemática, Produção Científica em Design, Pesquisa em Design. Agradecimentos: o primeiro autor agradece à UniRitter pelo apoio. Referências Barrat, Alain; Barthelemy, Marc & Vespignani, Alessandro. Dynamical processes on complex networks. Cambridge: Cambridge University Press, Lipschutz, S. & Lipson, M. Schaum s Outline of Theory and Problems of Discrete Mathematics (2nd ed.). New York: McGraw-Hill, 1997

6 - SEPesq Newman, M. The mathematics of networks. In: Blume L, editor. SD, editors, The New Palgrave Encyclopedia of Economics. 2nd edition. Basingstoke: Palgrave Macmillan, Newman, M.E.J. Networks: An Introduction. Oxford, UK: Oxford University Press, Shannon P. et al. Cytoscape: a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks. Genome Res, 13 (11), , M. E. J. Newman The structure and function of complex networks. SIAM Review 45,