community I`ComMas

Het netwerk
een nieuw universeel
paradigma?!
Presentatie op TouW dag 20 mei 2006
Frans Mofers
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
1
koppeling naar de ochtend
media zijn extensies van onze organen
waarvan zijn onze communicatienetwerken
extensies?
mediumruimte
wij hebben ons aangepast aan de mediaruimte
die ons omgeeft, is maar goed ook want wij
gaan hier niet meer uit
en hoe zit dat met de netwerkruimte?
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
2
wat is een netwerk?
een verzameling van objecten die onderling gekoppeld zijn
de koppeling kan bestaan uit:
- een fysieke verbinding tussen objecten
- een verbinding tussen webpagina’s
- (chemische) boodschappen die uitgewisseld worden tussen de
objecten
- de eigenschap dat objecten (personen) elkaar kennen/ooit ontmoet
hebben
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
3
voorbeelden van netwerken?
-
computers in het Internet
webpagina's
neuronen
studenten informatica
acteurs die samen in films opgetreden zijn
een hoogspanningselektriciteitsnetwerk
virussen
.....
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
4
het netwerkparadigma
paradigma
een samenhangend stelsel van modellen en theorieën die een
denkkader vormen waarmee de 'werkelijkheid' geanalyseerd wordt
het denken in termen van netwerken is bezig onze blik de wereld steeds
meer te doordringen; modellen en theorieën over netwerken worden in
steeds meer wetenschapsgebieden gebruikt om de fenomenen te
beschrijven
deze lezing:
modellen en theorieën rond netwerken die een zeker universeel
karakter hebben
toegepast op het verterken van de academische community van de
Informatcaopleiding
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
5
wat passeert de revue
kwetsbaarheid
belastbaarheid
web 2.0
andere netwerken:
sociaal, biologie,
techniek
netwerken in de
communicatietechnologie:
Internet, WWW
onderzoek
community Master
implementaties
toepassingen
netwerken
modellen en theorieën
statisch
Linked
dynamisch
Sync
grafentheorie
netwerkmodellen
random, small world
scale-free
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
6
maar eerst een experiment opstarten
inventarisatie
netwerk van
aanwezigen
-
naam invoeren
-
voorkeuren op
drie
categorieën
scoren
-
resultaten
opslaan
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
7
een technisch netwerk
SURFnet 6 – backbone gebaseerd op dark fiber
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
8
hoe groot zijn netwerken, hoever zijn objecten in
een netwerk van elkaar verwijderd
-
oorspronkelijk werk medio vorige eeuw van
wiskundige Erdös
het netwerk rond Erdös is op zich al
interessant studieobejct – het Erdös
nummer
-
centrale vragen rond een specifiek netwerk
wat is de structuur?
hoe ver zijn objecten gemiddeld van
elkaar verwijderd?
hoe groot is de doorsnede van een
netwerk?
-
www: 19 stappen - grootste afstand van de
onderzochte netwerken
Internet: 10 stappen
bewoners van de planeet aarde: 6 stappen
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
Connectivity of the web: one can pass from any node of
IN through SCC to any node of OUT. Hanging off IN
and OUT are TENDRILS containing nodes that are
reachable from portions of IN, or that can reach
portions of OUT, without passage through SCC. It is
possible for a TENDRIL hanging off from IN to be
hooked into a TENDRIL leading into OUT, forming a
TUBE -- a passage from a portion of IN to a portion of
OUT without touching SCC.
9
netwerk van wiskundigen – het Erdös nummer
Erdös was een Hongaars Wiskundige
had geen vaste verblijfplaats
meldde zich bij collega-wiskundigen met een oude koffer met de
mededeling: “My brain is open”
schreef zo’n 1.500 artikelen veelal met anderen
samen met Erdös gepubliceerd levert Erdös getal 1 op
met iemand gepubliceerd die met Erdös gepubliceerd heeft: Erdös
getal 2
Erdös 1: 509 personen
Erdös 2: 6.984 personen
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
10
netwerk van filmacteurs – de Kavin Bacon groep
filmdatabase
150.000 films en 300.000 acteurs uit films uit de hele wereld
vanaf het begin van het filmtijdperk
110.000 films en 225.000 acteurs vormen een gekoppeld
netwerk
gemiddeld spelen in een film 61 acteurs
elke acteur vormt een knooppunt in het netwerk en een
verbinding ontstaat wanneer twee acteurs in dezelfde film
gespeeld hebben
clustercoëfficiënt is 0,79
de afstand tussen twee willekeurige acteurs is toch maar 3,65
Kavan Bacon is een tamelijk willekeurig acteur uit deze
database (rang rond 600 wat betreft aantal koppelingen
naar andere acteurs) maar staat centraal in onderzoek rond
deze database
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
11
hoogspanningsnetwerk westen VS
knooppunten: generatoren,
transformatoren, schakelpunten etc
verbindingen: hoogspanningsleidingen
(345 tot 1.500 kV) tussen de
knooppunten
4.941 knooppunten
gemiddeld is elk knooppunt aan 2,67
andere knooppunten gekoppeld
afstand van knooppunt naar een
willekeurig ander knooppunten is 18,7
clustercoëfficiënt is 0,08
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
12
0-hypothese
-
-
netwerken hebben een random karakter
knooppunten zijn at random verbonden met
andere knooppunten
de verdeling van de lengte van de verbinding
tussen twee knooppunten is een Poisson
verdeling, dus
weinig knooppunten met weinig verbindingen
weinig knooppunten met veel verbindingen
rond het gemiddelde een gebied van
knooppunten met een gemiddeld aantal
verbindingen
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
13
small world of scale free of six degrees of separation
een aantal eigenschap van veel netwerken
small world
- veel knooppunten met weinig verbindingen
- weinig knooppunten met veel verbindingen
six degrees of separation
- zelfs bij zeer grote netwerken kun je met een
beperkt aantal stappen elk ander knooppunt
bereiken
- in gemiddeld zes stappen kom ik bij elke andere
aardbewoner via mensen die elkaar persoonlijk
kennen
scale free
- rechte lijn bij logaritmische plot
- lokaal moeilijk te herkennen waar je in de
verdeling zit
- hangt samen met preferred attachment
(dynamisch aspect)
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
14
synchronisatie – dynamiek van netwerken
NRC 20 april 2006
In een volle tram staan wij naast twee jongedames. Tussen de vele mensen
vallen zij op, omdat zij synchroon kauwgom staan te kauwen, zonder
elkaar aan te kijken. Ik pieker mij suf om een verklaring te vinden voor de
simultane kaakbewegingen, tot ik word aangestoten: 'Kijk pap, die meisjes
smakken in hetzelfde ritme, want zij hebben een dopje in hun oor van
dezelfde Ipod.‘
NRC 24 december in een artikel over Michael Gazzaniga die ons
bewustzijn bestudeert
Van al je gedachten gaat 98 % over jou in relatie tot andere
personen. De hele dag door vormen we theorieën over anderen, wie
ze zijn, wat ze zullen doen, met wie ze omgaan. Als je echt wilt
begrijpen wat het brein doet, zou je moeten bestuderen hoe het met
sociale interacties gaat.
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
15
synchronisatie – dynamiek van netwerken
NRC 28 januari 2006 in een artikel over Frans de Waal die apengedrag
bestudeert
De aardigste constatering die De Waal doet in zijn boek is wel dat mensen
tijdens een gesprek onbewust de laagste tonen in hun stem (onder de
500hertz) op elkaar afstemmen. Degene die zijn diepe brom het meest
aanpast aan die van de ander heeft altijd de minste status. Uit analyse
van de Amerikaans talkshow van Larry King bleek dat gastheer King zijn
brom wèl aanpaste aan die van Elizabeth Taylor, maar dat de stuntelige
vice-president Dan Quale zich juist helemaal aan King aanpaste.
Nou, we zijn wel voortdurend bezig met niet non-verbale signalen en wij
mensen zijn er waarschijnlijk ook heel goed in maar het gaat grotendeels
onbewust. Als je mensen vraagt waarom ze iemand aardig of niet aardig
vonden, weten ze het vaak niet. Er is een mooi onderzoek waarbij
proefpersonen gesprekspartners wel of niet imiteerden in hun beweging.
Wie imiteert wordt véél aardiger gevonden.
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
16
synchronisatie – dynamiek van netwerken
-
vuurvliegen, synchroon aan en uit
geen centrale regie
vuurvliegen hebben een beperkt neuraal netwerk
synchronisatie op basis van een ingebouwde oscillator en een
eenvoudig algoritme voor het synchronisatieproces
andere voorbeelden van synchronisatie in netwerken
- chemische processen die onze biologische klok sturen
- ongesteldheid van vrouwen, bv. in kloosters
- cellen in het hart
- bewegingen aardplaten
evolutie van een community: http://www.commetrix.de/evolutionnov2.html
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
17
simulatie gedrag netwerk van vuurvliegen
zie http://ccl.northwestern.edu/netlogo/
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
18
web 2.0 – a second generation of services available on the
World Wide Web that lets people collaborate and share
information online
social networks
read/write
web
platform
architectuur
social software   social networks
•Instant Messaging
•Internet Relay Chat
•Internet forums
•Blogs or Weblogs
•Wikis
•Social network services
•Social network search engines
•Social guides
•Social bookmarking
•Social Citations
•Social Libraries
•Social Shopping Applications
•Peer-to-peer social networks
•Collaborative real-time editing
•Virtual presence
•Virtual worlds and Massively-Multiplayer
Online Games (MMOGs)
•Other Specialized Social Applications
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
web 2.0
19
grafen – de wiskundige netwerktaal
-
knooppunten (vertices)
verbindingen (edges)
server
Google
netwerk
provider Y
SURFnet
netwerk
provider X
netwerk
provider X
homepage beschrijvingen
RFC-standaarden
homepage
link naar
communicatietechnologie
RFC-standaarden
server
OUNL
link naar cursus
communicatietechnologie
ADSL
verbinding
werkplek
thuis
link naar link naar
Studienet Digitale Universiteit
link naar
cursus in
Blackboard
homepage
OUNL
fysiek netwerk
hosts en routers
Het netwerk paradigma
link naar
TISO project
werkplek
Studienet
Amsterdam
exchange
homepage
TISO project
homepage
Digitale Universiteit
cursus in
Blackboard
logisch netwerk
gekoppelde webpagina's
TouW dag 20 mei 2006
20
grafen – eigenschappen van netwerken
-
directed (gerichte) en undirected (niet-gerichte) grafen
is de richting van een verbinding van belang?
ADSL verbinding: upload en download hebben
verschillende eigenschappen, dus directed
het 220 Volt netwerk bij u thuis, undirected
in modellen etc. wordt meestal met undirected grafen
gewerkt
-
een verbinding heeft iha een waarde/gewicht
in modellen etc. wordt vaak aan een verbinding
waarde 1 toegekend
padlengte (path length)
de lengte van de kortste verbinding tussen twee
knooppunten (voorbeeld met waarden)
C
8
B
8
15
D
50
A
lengte AB=15, AC=23, AD=23, CD=16
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
21
grafen – eigenschappen van netwerken
-
clustering (cluster coefficient)
de waarschijnlijkheid dat twee
knooppunten die gekoppeld zijn
aan een gemeenschappelijk
knooppunt ook onderling
gekoppeld zijn
ofwel: de fractie van je vrienden die
ook vrienden van elkaar zijn
B
C
A
clustercoefficient
van A is 1
B
C
A
clustercoefficient
van A is 0
-
connectivity
met hoeveel buren ben ik gemiddeld
verbonden
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
22
simulaties
model 1 – kortste pad en clusters
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
24
model 2 – kortste pad en clusters
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
25
volledig verbonden graf
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
26
twee verbonden volledige grafen
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
27
een geordend netwerk
stel: 6 miljard personen vormen
een volledig geordend netwerk
elk persoon is verbonden met 500
personen links en 500 personen
rechts
om de verstverwijderde persoon te
bereiken zijn 6 miljoen
tussenpersonen nodig
gemiddeld dus 3 miljoen stappen
nodig in dit geordend netwerk
de gemiddelde padlengte is 3
miljoen
de cluster coëfficiënt is 0,75
Het netwerk paradigma
voorbeeld:
16 knooppunten
elk knooppunt verbonden met 2 buren aan elke
zijde
80 verbindingen (niet allemaal getekend)
8/2=4 sprongen nodig naar verstverwijderde
persoon
gemiddeld 2 sprongen naar een willekeurig ander
persoon
TouW dag 20 mei 2006
28
grafen en small world
random verbindingen - 5% van de mogelijke verbindingen
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
30
small world en een random netwerk
-
stel: 6 miljard personen vormen een volledig random netwerk
iedereen kent 1.000 andere personen (het 6 miljoenste deel van de
gehele populatie, de clustering coëfficiënt ligt bij 1/(6.106))
elk van deze personen kent 1.000 andere personen, dus in 2 stappen
kunnen 1 miljoen personen bereikt worden
in de derde stap kunnen 1 miljard mensen bereikt worden
-
in een random netwerk zijn dus 4 stappen voldoende om 6 miljoen
personen te bereiken
-
de kans dat de personen in de eerste stap elkaar onderling ook
kennen is echter zeer klein en dit is niet de realiteit
in werkelijkheid is de clustering groot; de kans dat vrienden elkaar ook
kennen is groot
-
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
31
small world en een random netwerk
algemene formule:
N = kd nodes zijn d sprongen verwijderd in een random netwerk met k
connecties per node
ofwel:
d = log N / log k
de langzame toename van de logaritme dwingt de langzame
toename van d af
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
32
verbonden met 2 buren links en 2 buren rechts
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
33
verbonden met 2 buren links en 2 buren rechts
5 % van verbindingen at random verlegd
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
34
small world – de beste fit
-
het toevoegen van een aantal random verbindingen (personen die ook
personen buiten de vriendenkring kennen) aan een verder geordend
netwerk (vrienden die elkaar kennen) zorgt voor zowel een hoge
clustercoëfficiënt als ook een kleine padlengte
-
de personen die bruggen slaan naar andere groepen zijn de hubs in
deze small world
-
de verdeling:
- er zijn een beperkt aantal personen die veel connecties hebben
- er zijn een groot aantal personen die weinig connecties hebben
- de personen met veel connecties vormen de hubs tussen de
groepen van personen die elkaar kennen
dus een scale-free netwerk
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
35
toepassing in de Master Informatica
Master studenten in de portal
-
actieve groep bestaat momenteel uit 44 personen
via de portal 2 wordt informatie verzameld over twee eigenschappen:
gezamenlijke cursussen (gewicht = 3)
interesse in een bepaald domein (gewicht = 2)
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
37
IComMas portal – het profiel
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
38
netwerk Master
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
39
academische community faculteit Informatica
-
-
-
-
uitbouw academische community één van de doelstellingen van het
vernieuwingsproject faculteit Informatica
afstandsonderwijs in deeltijd op academisch niveau kent specifieke
mogelijkheden, kent specifieke problemen en stelt daarom specifieke
eisen aan de werkomgeving
academische benadering (ook open source filosofie)
- halen en brengen
- voortbouwen op producten van anderen
analyse en visualisatie van netwerken tussen studenten en staf kan
een hulpmiddel zijn om de academische community binnen de
specifieke OUNL-context te realiseren
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
40
netwerk Master - onderzoek
inzicht in de dynamische onderlinge relaties kan helpen bij:
- opbouwen gezamenlijk begrippenkader en gezamenlijke
werkwijzen
- vinden van gemeenschappelijke thema's
- vinden van groepen waar relevante dingen gebeuren
- ijken individuele positie
niet alleen statische informatie zichtbaar maken maar ook de
groepsdynamiek (bv postings, bijdragen aan discussies)
ook omkering presentatie netwerk:
- personen vormen de knooppunten - eigenschappen, bijdragen en
ontmoetingsruimten de verbindingen
- personen vormen de verbindingen – knooppunten worden gevormd
door de gemeenschappelijke eigenschappen etc
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
41
IComMaS project Master community
I'ComMas community
uitbouw portal Master
studienet
portal
eerste experimenten met Wiki
- eenduidige definitie van begrippen op
het terrein van de
communicatietechnologie (ontologie)
- begrippenkader wordt opgebouwd door
docenten en studenten in het kader van
onderwijstaken
- vooral asynchrone samenwerking wordt
hiermee ondersteund
- activiteiten in de Wiki typische
communityactiviteiten die inzicht bieden
in interesses, produkten etc
- inzichtelijk maken activiteiten en
producten versterken het netwerk
Het netwerk paradigma
AIC-cursussen
BlackBoard
eRoom
RSS-push
TouW dag 20 mei 2006
links naar tools
samenwerkingshulpmiddelen
weblog
wiki
SRS
infonet
.....
internet
42
IComMas Wiki
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
43
resultaat experiment tijdens lezing
Netwerk van deelnemers TouW-presentatie
Het netwerk paradigma
TouW dag 20 mei 2006
45