FI:IV124 Komplexní sítě - Informace o předmětu
IV124 Komplexní sítě
Fakulta informatikyjaro 2025
- Rozsah
- 0/2/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučováno kontaktně - Vyučující
- RNDr. Josef Spurný, Ph.D. (přednášející)
Ing. Eva Výtvarová (přednášející)
RNDr. Jan Fousek, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Eva Hladká, Ph.D. (přednášející) - Garance
- doc. RNDr. Eva Hladká, Ph.D.
Katedra počítačových systémů a komunikací – Fakulta informatiky
Dodavatelské pracoviště: Katedra počítačových systémů a komunikací – Fakulta informatiky - Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Analýza a zpracování obrazu (program FI, N-VIZ)
- Bioinformatika a systémová biologie (program FI, N-UIZD)
- Computer Games Development (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Graphics and Visualisation (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Networks and Communications (program FI, N-PSKB_A)
- Cybersecurity Management (program FI, N-RSSS_A)
- Diskrétní algoritmy a modely (program FI, N-TEI)
- Formální analýza počítačových systémů (program FI, N-TEI)
- Grafický design (program FI, N-VIZ)
- Graphic Design (program FI, N-VIZ_A)
- Hardware Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Hardwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Image Processing and Analysis (program FI, N-VIZ_A)
- Informační bezpečnost (program FI, N-PSKB)
- Informatika (program FI, B-INF) (2)
- Informatika ve vzdělávání (program FI, B-IVV) (2)
- Information Security (program FI, N-PSKB_A)
- Kvantové a jiné neklasické výpočetní modely (program FI, N-TEI)
- Počítačová grafika a vizualizace (program FI, N-VIZ)
- Počítačové sítě a komunikace (program FI, N-PSKB)
- Principy programovacích jazyků (program FI, N-TEI)
- Programování a vývoj aplikací (program FI, B-PVA)
- Řízení kyberbezpečnosti (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje služeb (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje softwarových systémů (program FI, N-RSSS)
- Services Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Software Systems Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Software Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Softwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Strojové učení a umělá inteligence (program FI, N-UIZD)
- Učitel informatiky a správce sítě (program FI, N-UCI)
- Učitelství informatiky pro střední školy (program FI, N-UCI) (2)
- Vývoj počítačových her (program FI, N-VIZ)
- Zpracování a analýza rozsáhlých dat (program FI, N-UIZD)
- Zpracování přirozeného jazyka (program FI, N-UIZD)
- Cíle předmětu
- Mnohé komplexní systémy lze uchopit jako síť interagujících jednotek. Pomocí tohoto úhlu pohledu jsme schopni studovat a popsat strukturu a důležité jevy systémů, jejichž studium jako celku je jinak velmi náročné: lidský mozek, internet, ekonomie, sociální skupiny a další. S nástupem velkých datových sad v nedávné době došlo i k rozvoji aparátu pro jejich popis a analýzu: teorie komplexních sítí. Tento kurz shrne základní teoretické výsledky týkající se komplexních sítí a jejich aplikace v různých oborech.
- Výstupy z učení
- Studenti budou po absolvování kurzu schopni popsat lokální a globální vlastnosti komplexních sítí. Budou umět rozumět procesům, které vedou ke vzniku sítí přirozených i lidmi vytvořených komplexních systémů, které pozorujeme okolo nás. Absolventi tohoto kurzu budou schopni aplikovat síťovou analýzu na reálná data napříč aplikačními doménami v "měkkých" i "tvrdých" vědách. Studenti budou také schopni navrhnout nad hrubými daty postup síťové analýzy, formulovat relevantní hypotézy a výsledky korektně a srozumitelně interpretovat.
- Osnova
- úvodní přednáška, motivace, základní vlastnosti komplexních systemů, příklady z různých oborů
- náhodné grafy, Erdős–Rényi model, distribuce stupně uzlu, vyvstání velké komponenty, průměrná délka cesty
- centralita uzlu: stupeň uzlu, mezilehlostní centralita, eigenvektor centralita (pagerank)
- komunitní struktura: hierarchické klastrování (aditivní, subtrativní), mezilehlé klastrování, modularita
- aplikace centrality uzlu a modularity, huby, rich club
- mocninné pravidlo (power law), bezškálové sítě, analýza reálných příkladů
- model náhodného power-law grafu: růst sítě, preferential attachment
- small-world sítě: reálné příklady (šest stupňů odloučení), obecná struktura, náhodné modely (Watts&Strogatz, geografický, ...)
- náhodné procházky a difuze na sítích
- Robustnost a stabilita sítí, epidemiologické modely, kaskádové selhání
- Socioekonomické sítě: World trade network, sociální sítě, geografické sítě (migrace)
- Internet jako komplexní síť: fyzická vrstva, síť hypertextu, linková analýza
- Biologické sítě: interakce proteinů, mozek jako komplexní síť
- Vizualizace (rozsáhlých) komplexních sítí
- Literatura
- doporučená literatura
- BARABÁSI, Albert-László a Márton PÓSFAI. Network science. First published. Cambridge: Cambridge University Press, 2016, xviii, 456. ISBN 9781107076266. info
- NEWMAN, M. E. J. Networks : an introduction. Oxford: Oxford University Press, 2010, xi, 772. ISBN 9780199206650. info
- CSERMELY, Péter. Weak links : stabilizers of complex systems from proteins to social networks. 1st ed. Berlin: Springer, 2006, xix, 392. ISBN 3540311513. info
- BARABÁSI, Albert-László. V pavučině sítí. Translated by František Slanina. Vyd. 1. V Praze: Paseka, 2005, 274 s. ISBN 8071857513. info
- Výukové metody
- Výuka bude probíhat formou pravidelné dvouhodinové přednášky. Budou zadávány praktické domácí cvičení a studenti budou samostatně zpracovávat projekt analyzující jednu z volně dostupných datových sad. Výstupem projektu bude psaný report. Dvouhodinový prezenční slot bude rozdělen na hodinovou teoretickou přednášku a stejně dlouhou prakticky zaměřenou část. Praktická část bude věnována demonstracím nástrojů a praktických příkladů probrané látky, v druhé části semestru k hromadné konzultaci domácích cvičení a probíhajících studentských projektů. Projekty si studenti vybírají dle oblasti svého (studijního) zájmu a oboru. Je možná samostatná práce i spolupráce v malých skupinkách (individuálně posuzováno dle náročnosti projektu). Studenti budou v rámci projektu zpracovávat analýzu reálné datové sady ať již volně dostupné (viz např zde: http://www-personal.umich.edu/~mejn/netdata/), nebo získané v rámci projektu (zvyšuje zátěž a umožňuje zapojení více studentů). Těžistě výuky je posunuto ke schopnosti praktické aplikace síťové analýzy napříč cílovými obory.
- Metody hodnocení
- Podmínky pro udělení kolokvia: - Účast na cvičeních alespoň 60% - Odevzdání miniprojektu nebo čtenářského deníku
- Další komentáře
- Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
- Statistika zápisu (jaro 2025, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/jaro2025/IV124