Teoria de Rede ⋆ Colaborae

A teoria de rede é um tipo de modelagem para a solução de problemas complexos envolvendo muitas variáveis e relações, está no núcleo da teoria da computação, rede de telecomunicações, inteligência artificial e adicionalmente, tem no seu núcleo a teoria de grafos.

A figura resume um check list de componentes principais da teoria de rede.

Check List.

Componentes da Teoria de Rede.

Proposta de Valor da Rede.

O primeiro passo fundamental para a concepção de uma rede de qualquer tipo é a sua proposta de valor, definir as dimensões que serão focadas e diferenciadas.

Veja exemplos de atributos de valor frequentes exigidos por uma rede …

Gestão … planejar, monitorar desempenhar, controlar e ajustar recursos.
Economia .. gerar valor, aumentar benefício, reduzir custo e risco.
Escalabilidade … modularidade para crescer.
Desempenho … eficácia, eficiência, produtividade e competitividade para atingir metas.
Segurança … confiabilidade, integridade, disponibilidade, autenticidade e legalidade.

A proposta de valor orienta tudo … modelagem, simulação e operação, análise de dados, topologias, tipologias e gestão.

Modelagem de Rede.

A teoria de rede é uma modelagem computacional para representar a essência, dinâmica, funcionamento de uma rede.

Uma característica fundamental dessa modelagem é que ela pode ser adaptada … tem caráter dinâmico.
A aprendizagem do modelo é também dinâmica, em função das mudanças dos parâmetros da rede.
A abordagem cognitiva da teoria de rede, de fora para dentro, tem o potencial de mudar fundamentalmente a maneira como tomamos decisões.
É uma forma descentralizada e integrada de formular, coletar informações e resolver problemas.
É um sistema fechado e flexível, formado por um conjunto limitado de procedimentos, técnicas e métodos para coletar e analisar os dados, metadados e fluxos de dados da rede.
Modelos de rede usam grafos, uma estrutura matematicamente definida como um conjunto de vértices (nós) e arestas (conexões).
Usa níveis de abstração: físico, lógico, funcional, conceitual.
Define o design de rede , ou seja, controle (centralizado ou descentralizado), segurança, escalabilidade e outras dimensões essenciais, tais como topologias (física e lógica) e arquitetura (conjunto de protocolos).
A modelagem de rede gera modelos, define como comportamentos serão medidos, interpretados e previstos.
É um modelo e método com várias ferramentas, para ensinar / aprender, via aproximações sucessivas de repetições e de comportamento.
A modelagem e modelos gerados definem as estratégias de ação e reação frente a realidade, utiliza recursos disponíveis (nós e conexões) para atingir metas.
Insere a matemática com maior significado para resolução de problemas e produzir produtos e serviços, em larga escala.
Desenvolver softwares, e comunicação entre pessoas e máquinas inteligentes, envolvendo empresas e clientes, dentre outras.

A modelagem de rede cria uma representação de um sistema para simular seu comportamento, desempenho e interações sob diferentes condições e cenários.

Simulação e Operações.

Redes podem simular ou imitar a realidade através de modelagem e simulação.

Representar a operação de um processo real, seus componentes, insumos, procedimento e saídas.
Representar problemas e soluções, tomadas de decisões, causas e efeitos ao longo do tempo.
Servir de ferramenta (modelo) para observar, analisar, aprender e avaliar.
Planejar, desempenhar, controlar e fazer ajustes ajustes ou otimizações de recursos e desempenhos.
Aplicar mecanismos de segurança para garantir confiabilidade, integridade, disponibilidade, autenticidade e legalidade.
Fazer testes, exames ou procedimentos para verificar, medir ou determinar algo específico para produzir produtos e prover serviços.
Treinar, executar regularmente uma atividade ou tarefa.

Topologias de Rede.

O estudo e definição das topologias de uma rede é o passo mais importante de projeto, após definido propósito, objetivos e metas da rede.

São duas categorias de topologia: 1) topologia física e 2) topologia lógica.
A topologia física considera componentes reais, padrões de hardware, dispositivos, interfaces, sinalizações, meios, métodos de acesso aos meios e energia.
A topologia lógica diz respeito ao software, inteligência, arquitetura e protocolos da rede, modelo de comunicação cliente – servidor, controlar qualidade de seviços, endereço lógico dos recursos, canais virtuais de relacoionamento entre eles, controle para a comunicação e interação, garantia de qualidade de serviços e resultados fim a fim, no nível de aplicação, para todos dos fluxos de dados entre aplicações e usuários.

Análise de Dados.

Através da modelagem e simulação via teoria de rede, é possível construir e entender sistemas complexos como um conjunto de partes interconectadas.

Dividir para conquistar.
Transformar dados, números e informações em compreensões para a tomada de decisão.
Desenvolver ações sistemáticas para coletar, explorar e interpretar tráfegos de dados e informações na rede de computadores, de forma distribuída.
Fornecerr informaçõe sobre a matriz de distribuição de caminhos, tipos e volume de tráfego na rede.
Priorizar novos recursos para o desenvolvimento de produtos.
Identificar oportunidades de negócios, como novos mercados, produtos ou parcerias.

Gestão.

A teoria de rede acrescenta um rico conjunto de conceitos, indicadores de mudança e ferramentas para a gestão de recursos distribuídos e conectados em topologias físicas e lógicas, de forma dinâmica, flexível, resiliente economica.

Permite definir e monitorar objetivos, situações, metas, estratégias, operações, controles e ajustes na rede
Atender usuários e demandas de vários serviços de administração de recursos em rede .
Garantir padrões e níveis de desempenho de serviços, otimização e segurança de recursos e informações.
Mapear o status da rede de recursos (nós) e seus relacionamentos (arestas, conexões), via matrizes ou listas de adjacências.
Monitorar tipologia de informação na rede (padrões, controles, informação).
Monitorar o fluxo de inormações, volume, distribuição de informações, demandas e ofertas de recursos na rede.
Calcular caminhos mínimos e máximos entre nós (recursos, problemas, soluções, etc).

Tipologias de Rede …

Existem muitas tecnologias, redes fixase e móveis, redes sociais, Internet, WEB, redes pessoaia, rede locais, redes metropolitana, rede de longa distância, rede neural, e assim por diante.

Grafos.

Uma rede pode ser representada matematicamente e computacionalmente por um grafo – um “conjunto de vértices ligados por arestas”.

O grafo é uma estrutura de dados que permite representar relações entre quaisquer conjuntos de coisas físicas ou abstratas.
É a estrutura de dados, na ciência da computação e inteligência artificial, ideal para armazenar meta informações ou seja, informações do contexto do nó e do seu entorno.
Existem muitos estudos e propriedades dos vários tipos de redes e grafos e como são constituídos.
O estudo de redes e grafos é de grande interesse para empresas, biologia, neurociência, linguística, psicologia cognitiva, redes sociais, redes de comunicação, coputadores e quaisquer recursos.
A razão é que tudo, pensamentos e ações, pode ser representado por uma rede, tendo no seu núcleo um grafo, e à partir daí, todo o ferramental matemático, da teoria de rede e de grafos.
Matematicamente falando, o estudo de rede e grafos, é um ramo da geometria topológica e teoria de conjuntos que permite analisar: 1) topologias de problemas” , 2) caminhos ou rotas, 3) conexão de sujeitos, objetos e problemas, 4) formação e mudança de contextos e escopos, 5) caminhos mínimos e máximos, 6) equação da dinâmica do perfil da rede, nós e conexões.

Conclusão.

Nada numa rede é analisado individualmente, pelo contrário, o escôpo, ou contexto domina a ação individual ou local.
Essa é uma característuca importante … o caminho da solução ou tomada de decisão é ditada de fora para dentro, de acordo com o contexto da rede (caminhos disponíveis e custos).
O foco primeiro está na “forma ou topologia” do problema e em segundo o “conteúdo do problema”.
O essencial na solução em rede é o posicionamento de uma coisa em relação a outras coisas … “posicionamento relativo”, entre pergunta e resposta ou problema e solução.
Essa é a mentalidade do pensamento em rede ou da empresa que trabalha na filosofia de rede.
Significa que a “resolução de problema”, pode sempre ser analisada como uma rede de nós, conexões, interações, multiplicidade de escolhas de caminhos mínimos e máximos, que conectam pessoas, recursos, custos, riscos e outros atributos situacionais importantes, que afetam a tomada de decisão.
Possibilita aplicar e compartilhar ferramentas para resolver problemas do dia a dia gerencial e operacional.
A teoria de rede é uma ferramenta que permite analisar sistemas complexos e suas interações entre agentes – pessoas, empresas, meio ambiente, interações qiue podem se tangíveis (bens, materiais) ou intangíveis (ideias e valores).
A teoria dos grafos é um campo da matemática que estuda as relações entre os objetos de um conjunto por meio de estruturas chamadas grafos, oferece ferramentas e técnicas para analisar e compreender as propriedades dos grafos, bem como suas aplicações em várias áreas, como ciência da computação, engenharia, logística, redes sociais, biologia e muitas outras.
Fornece soluções para muitos problemas … , estudo de algoritmos de roteamento em redes até a análise de interações sociais e modelos complexos, permite representar e visualizar visualmente as relações entre objetos e explorar suas propriedades matemáticas.
Teoria de rede e de grafos está na base da inteligência artificial, resolução de problemas e tomada de decisão.
E de grande efetividade (eficácia e eficiência) para modelar e prover serviços de informação e conhecimento.
Grafo uma linguagem com estrutura simples, matemática, pictórica, não linear, admensional e pode ser lida, analisada processada por homens e máquinas …. um ensinar o outro.
Facilita a abstração, conceituação, análise e “visão posicional espacial”.