Het netwerk een nieuw universeel paradigma ?!

1. Het netwerk een nieuw universeel paradigma?! Presentatie op TouW dag 20 mei 2006 Frans Mofers Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. wat passeert de revue Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

7. 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

8. een technisch netwerkSURFnet 6 – backbone gebaseerd op dark fiber Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

9. 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 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. Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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/evolution-nov2.html Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

18. simulatie gedrag netwerk van vuurvliegen zie http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

19. web 2.0 – a second generation of services available on the World Wide Web that lets people collaborate and share information online • 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

20. homepage beschrijvingen RFC-standaarden homepage communicatietechnologie link naar RFC-standaarden homepage TISO project server Google link naar cursus communicatietechnologie link naar TISO project netwerk provider Y werkplek Studienet homepage Digitale Universiteit SURFnet netwerk server OUNL link naar Digitale Universiteit link naar Studienet netwerk provider X cursus in Blackboard provider X link naar cursus in Blackboard Amsterdam exchange homepage OUNL ADSL verbinding logisch netwerk gekoppelde webpagina's werkplek thuis fysiek netwerk hosts en routers grafen – de wiskundige netwerktaal • knooppunten (vertices) • verbindingen (edges) Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

21. C 8 B 8 15 D 50 A 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) lengte AB=15, AC=23, AD=23, CD=16 Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

22. B C A B clustercoefficient van A is 1 C A clustercoefficient van A is 0 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 • connectivity met hoeveel buren ben ik gemiddeld verbonden Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

23. simulaties

24. model 1 – kortste pad en clusters Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

25. model 2 – kortste pad en clusters Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

26. volledig verbonden graf Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

27. twee verbonden volledige grafen Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

28. 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 • 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 Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

29. grafen en small world

30. random verbindingen - 5% van de mogelijke verbindingen Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

31. 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

32. 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

33. verbonden met 2 buren links en 2 buren rechts Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

34. verbonden met 2 buren links en 2 buren rechts5 % van verbindingen at random verlegd Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

35. 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

36. toepassing in de Master Informatica

37. Master studenten in de portal • actieve groep bestaat momenteel uit 44 personen • via de portal2 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

38. IComMas portal – het profiel Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

39. netwerk Master Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

40. 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

41. 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

42. IComMaS project Master community uitbouw portal Master 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 asynchronesamenwerking 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 TouW dag 20 mei 2006

43. IComMas Wiki Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006

44. resultaat experiment tijdens lezing

45. Netwerk van deelnemers TouW-presentatie Het netwerk paradigma TouW dag 20 mei 2006