semana01_Introducao

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COMUNICAÇÃO E 
REDES (BCM-0506)
Valério Ramos 
(adaptações dos slides do
Prof. Fabrício Olivetti de França)
PARTE I – APRESENTAÇÃO 
DA DISCIPLINA
O UNIVERSO ESTÁ 
CONECTADO!
O UNIVERSO ESTÁ CONECTADO
Cada objeto no universo exerce uma força gravitacional.
Essa força gravitacional afeta todos os outros objetos em 
maior ou menor escala, dependendo da força gravitacional 
e da distância entre eles.
OS CONTINENTES ESTÃO 
CONECTADOS!
OS CONTINENTES ESTÃO CONECTADOS!
Os continentes estão interligados através das placas 
tectônicas
Uma pequena perturbação em uma placa pode gerar 
perturbações de diferentes intensidades em todas as outras!
OS PAÍSES ESTÃO CONECTADOS!
Já os países, estados e cidades estão interligados por 
meios de transporte, como o avião.
Dessa forma podemos obter produtos que não existem em 
certos países trazendo de seus países de origem.
OS SERES VIVOS ESTÃO CONECTADOS!
Os seres vivos estão conectados através da cadeia 
alimentar.
Dessa forma, a energia proveniente do sol pode atingir 
todos os seres de forma otimizada.
AS PESSOAS ESTÃO CONECTADAS!
As pessoas estão conectadas através do convívio social.
Por causa disso, o vírus da gripe é capaz de se espalhar 
para um grande número de indivíduos.
AS CÉLULAS ESTÃO CONECTADAS!
Proteínas interagem entre si para cumprir funções biológicas 
dentro do organismo vivo.
Cada interação corresponde a uma função diferente, e estas 
podem estar conectadas a diversas doenças!
Tudo está conectado?
Alguns experimentos:
 Se listássemos todos os pares de alunos que se 
conhecem, conseguiríamos ligar quaisquer duas pessoas 
através de um amigo do amigo do amigo?
 Se dissermos que dois alunos estão ligados se e 
somente se eles tiverem nascidos na mesma cidade ou 
em cidades vizinhas, ainda assim seria possível interligar 
todo mundo?
E por que isso importa?
Como vimos nos exemplos, ter pleno conhecimento do 
funcionamento dessas interações / conexões, pode nos levar a:
 Prevenir terremotos;
 Transportar produtos gerando economia;
 Evitar desequilíbrio ambiental;
 Acabar com epidemias;
 Encontrar curas para doenças.
Comunicação e Redes
Essa interação e conexão entre objetos de estudo é 
chamado de REDES.
O processo de interação e o que é transmitido por ela é a 
COMUNICAÇÃO.
Comunicação e Redes
Na rede de cadeia alimentar os objetos de estudo são os 
seres vivos e a comunicação é a energia que é transmitida 
da presa para o predador.
Comunicação e Redes
Em uma rede de transporte os objetos são os pontos que 
servem de origem e destino (ex.: aeroportos) e a 
comunicação é o produto que está sendo transportado de 
um ponto a outro.
Comunicação e Redes
Já na rede social os objetos são as pessoas e a 
comunicação pode ser desde uma fofoca até a 
transmissão de vírus.
Objetivos do Curso
Apresentar conceitos básicos de comunicação em 
redes:
 conceitos;
 modelos matemáticos;
 métodos de análise e;
 ferramentas de apoio.
Objetivos do Curso
Mostrar o uso desses conceitos de forma 
multidisciplinar, envolvendo:
 computação;
 engenharia;
 sociologia e;
 biologia.
Vide Plano de Ensino em Minha Área do Moodle
Metodologia, Avaliação,
Cálculo de CF e Cronograma
Material Complementar
Cursos no Coursera:
Networked Life:
https://class.coursera.org/networks-2012-001/class/index
Networks: Friends, Money, and Bytes:
https://www.coursera.org/course/friendsmoneybytes
Social Network Analysis (24/09):
https://www.coursera.org/course/sna
https://class.coursera.org/networks-2012-001/class/index
https://class.coursera.org/networks-2012-001/class/index
https://class.coursera.org/networks-2012-001/class/index
https://www.coursera.org/course/friendsmoneybytes
https://www.coursera.org/course/friendsmoneybytes
https://www.coursera.org/course/sna
Material Complementar
Livro “Networks, Crowds, and Markets”
http://www.cs.cornell.edu/home/kleinber/networks-book/
GRÁTIS!!!
http://www.cs.cornell.edu/home/kleinber/networks-book/
http://www.cs.cornell.edu/home/kleinber/networks-book/
CONCEITOS BÁSICOS
Comunicação
O conceito de comunicação refere-se à transmissão de 
informação de um ponto A até um ponto B.
A “informação” deve ser entendida genericamente como o 
objetivo da transmissão.
Exemplos:
 Telefonar para seu colega para estudarem juntos
 Transportar produtos em um navio
 Transmitir gripe para outras pessoas
Telefonar para seu colega
A comunicação ocorre ao você ligar de seu telefone para o 
telefone de seu colega.
Telefonar para seu colega
Mas seu colega está a quilômetros de distância de você!
Telefonar para seu colega
Para sua mensagem chegar até ele é preciso que torres de 
transmissão carreguem sua informação até ele.
Telefonar para seu colega
Para interligar todas as pessoas é necessário que existam 
várias torres interligadas entre si!
Telefonar para seu colega
Reparem que nessa composição das torres todos podem 
telefonar para todos!
Transporte de produtos
O transporte por vias marítimas torna possível levarmos 
produtos originários do continente A ao continente B 
mesmo estes sendo separados por um oceano.
Transporte de produtos
Para tornar esse transporte viável é necessário a 
construção de vários portos interligados.
Transmissão de doenças
A transmissão de uma doença ocorre quando um indivíduo 
infectado entra em contato com uma pessoa saudável.
Transmissão de doenças
A doença se espalha conforme as pessoas infectadas 
interagem em seu ambiente social.
Transmissão de doenças
A doença se espalha conforme as pessoas infectadas 
interagem em seu ambiente social.
Transmissão de doenças
A doença se espalha conforme as pessoas infectadas 
interagem em seu ambiente social.
Transmissão de doenças
A doença se espalha conforme as pessoas infectadas 
interagem em seu ambiente social.
Redes
Em todos esses exemplos, o envio da informação do ponto 
de origem até o ponto de destino se dá através de 
intermediários.
Esses intermediários estão interconectados de tal forma 
que seja possível definir caminhos para, partindo de 
qualquer ponto, chegar até qualquer outro ponto.
Redes
Essas estruturas interconectadas são 
denominadas REDES.
Na matemática uma rede também é 
chamada de GRAFO.
Redes
Cada ponto que pode atuar como 
transmissor ou receptor de informações é 
chamado de NÓ. Os nós são ambém 
conhecidos como atores, vértices e 
objetos.
Redes
Uma ligação que serve de caminho para o 
envio de informação entre dois nós é 
chamada de ARESTA.
Redes
Para facilitar a visualização de uma rede os 
nós são representados por círculos e as 
arestas por traços cheios.
Redes
Para facilitar a visualização de uma rede os 
nós são representados por círculos e as 
arestas por traços cheios.
Redes
Matematicamente dizemos que a rede ou 
grafo G é composta pelos conjuntos V de 
nós (vértices) e o conjunto A de arestas: 
G = ( V , A )
Redes
Com isso é importante que cada nó seja 
identificado com um nome ou identificador: 
V = {1,2,3,4,5,6,7,8,9}
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Redes
As arestas passam a ser o conjunto de pares de 
nós que tem uma ligação: 
A = {{1,2}, {2,3}, {2,4}, {2,5}, {3,4}, {4,8}, {5,6}, 
{5,7}, {6,7}, {7,8}, {7,9}, {8,9}}
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Redes
Quando existe uma aresta ligando dois nós diz-se 
que esses dois nós são adjacentes: 
os nós 1 e 2 são adjacentes!!
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Redes
Obviamente cada nó e cada aresta pode receber 
um nome que a identifica em uma leitura: 
1: Torre de transmissão Jardim
2: Torre de transmissão Bangú
...
{1,2}: ponte Jabaquara (mão dupla)
{5,7}: ponte Tietê (mão dupla)
NOTA: se fossem vias de mão única, escreve-
ríamos (1,2) ou (2,1), (5,7) ou (7,5). 
Redes
Vale notar que em uma rede é possível 
existir mais de um caminho possível para 
transmitir uma informação entre dois nós.
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caminho 1
caminho 2
Redes
Caminho em uma rede G é uma seqüência 
de nós v1, v2, ..., vk tal que doisvértices 
consecutivos vi e vi+1 são adjacentes
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Caminho 3: 2,1,2,5,7
OBS: 2,4,7 não é 
caminho
Redes
A existência de múltiplos caminhos faz com 
que exista a necessidade de encontrarmos 
os melhores para transmitirmos informação!
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Redes
Se estou levando um produto de um ponto a 
outro, quero passar pelo menor número de 
nós.
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Redes
O primeiro fato a ser observado é que 
caminhos que tem repetição de nós não 
podem ser os melhores, pois alongam o 
percurso.
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Caminho 3: 2,1,2,5,7
Redes
Caminhos sem repetições de nós são 
denominados CAMINHOS SIMPLES
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Caminho 3: 2,1,2,5,7
Redes
Levando em conta apenas o número de 
nós, no exemplo abaixo o caminho 2 é o 
melhor!
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Redes
Mas em certas Redes cada aresta tem um 
valor numérico que representa o custo da 
transmir informação.
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Redes
Esse custo pode ser:
capacidade de receber o sinal de uma torre de 
transmissão (ex.: distância entre elas)
combustível gasto para percorrer tal aresta
energia gasta para consumir a presa menos o 
ganho de energia ao comê-la
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Redes
Se somarmos os custos para cada caminho, 
perceberemos que agora o caminho 1 é o 
mais econômico!
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
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Custo 1: 2+4+2 = 8
Custo 2: 5+6 = 11
Redes
As redes com arestas que apresentam 
custo chamam-se REDES PONDERADAS.
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Redes
Se temos uma rede de cadeia alimentar perce-
bemos outra característica que uma rede pode ter!
Redes
Em algumas arestas a informação só poderá 
seguir em determinada direção: a presa transfere 
energia para o predador, mas o contrário não 
ocorre!
Redes
Carros podem seguir em apenas um direção em 
redes rodoviárias que tem pistas de mão única.
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Redes
São denominadas REDES DIRECIONADAS, nas 
quais representadamos as arestas através de 
setas indicando a direção.
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Redes
Com as arestas direcionadas o caminho 1 torna-
se impraticável.
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Caminho 1: 2,4,8,7
Caminho 2: 2,5,7
Algumas propriedades de Rede /Grafo
(Desprezando-se Orientação de Arestas)
1. Conexo: quaisquer dois vértices possuem um 
caminho que leva um no outro. Senão diz-se 
Desconexo.
2. G = ( V , A ) |⇒ V | = V = Ordem (no. vértices), |A | = 
A = Tamanho (no. arestas), d(Vi,Vj) = dij = distância 
entre Vi e Vj = número mínimo de arestas ligando Vi e 
Vj, D = Diâmetro = max{ dij , V∀ i,Vj ∈ V }.
3. Conectividade (menor no. cuja remoção desco-
necta G): de arestas, ou de vértices (neste caso 
tambem retiramos as arestas incidentes).
Redes
Em uma rede pequena aparentemente é fácil descobrir o 
melhor caminho entre dois nós. Mas e nas redes que 
queremos estudar?
 Uma rede de portos marítimos tem mais de 700 nós!
 Uma rede de cadeia alimentar pode conter mais de
 8 milhões de seres vivos!
 Uma rede epidêmica envolve milhares ou até milhões
 de pessoas em contato todos os dias!
Redes
O estudo de comunicação e redes se concentra 
em formas de determinar e conhecer o melhor 
caminho da transmissão através de estrutura e 
características particulares da rede.
Redes
Determinar o melhor caminho nos ajuda a:
 Economizar no custo de transporte de produtos,
 Encontrar o melhor meio de divulgar uma informação,
 
 Detectar pontos saturados na rede (ex.: evitar congestio-
namentos).
Redes
Conhecer o melhor caminho nos ajuda a:
 Entender como um vírus se espalha e destruí-lo o 
quanto antes,
 Verificar que a transmissão de energia na natureza 
segue um caminho ótimo, e assim adotar este modelo em 
redes de transporte.
Redes podem ser complexas!
Até então percebemos que a forma como a rede é 
construída foge de um “controle central” respon-
sável pela sua criação.
Em geral as redes reais, mesmo aquelas criadas 
pelo homem, assumem seu aspecto através de 
auto-organização.
Redes podem ser complexas!
No exemplo de uma rede de cadeia alimentar, ela 
é construída através do equilíbrio ecológico.
Cada nó age individualmente para obter energia, e 
faz com que a Natureza atinja um equilíbrio entre 
o número de indivíduos de cada espécie para o 
aproveitamento máximo de energia.
Redes podem ser complexas!
Vamos ver um outro exemplo:
Em uma rede social cada nó representa uma 
pessoa e cada aresta indica duas pessoas que se 
conhecem.
A topologia dessa rede, ou seja, o formato dela, 
revela padrões comportamentais importantes na 
área de sociologia.
Redes Sociais
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
Redes Sociais
Em uma visão global podemos perceber que essa rede é 
formada por diversos “grupos” de pessoas.
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
Redes Sociais
Esses grupos são interligados entre si por poucas arestas.
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
Redes Sociais
Porém, aproximando e visualizando um desses grupos, 
percebemos que existem muitas arestas interligando todos 
os nós do grupo.
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
http://cliquecluster.org/files/cbr_viz.jpg
Redes Sociais
Isso ocorre porque o comportamento de cada pessoa é de 
formar um laço de amizade com pessoas parecidas.
Coletivamente, quando cada indivíduo segue esse compor-
tamento, leva à formação dessa rede com vários grupos 
“densos” (com todos conhecendo todos) e com pouca 
relação entre os grupos.
Redes podem ser complexas!
Em uma rede de transporte, por exemplo a rede 
de metrô, temos que cada nó representa uma 
estação e cada aresta a ligação entre duas 
estações.
Quando essa rede é concebida, geralmente não é 
feito um planejamento a priori para atender o 
crescimento da cidade (embora deveria).
Redes de Transporte
Portanto ela é ampliada com o passar do tempo 
para atender novas demandas.
Redes de Transporte
Portanto ela é ampliada com o passar do tempo 
para atender novas demandas.
Redes de Transporte
Portanto ela é ampliada com o passar do tempo 
para atender novas demandas.
Redes de Transporte
Portanto ela é ampliada com o passar do tempo 
para atender novas demandas.
http://www.youtube.com/watch?v=ZBsj2ThOiGc
http://www.youtube.com/watch?v=ZBsj2ThOiGc
Redes de Transporte
Nesse caso, o surgimento da demanda individual 
de cada região direcionou o crescimento da rede 
de transporte para que o caminho da maioria dos 
usuários fosse ótimo (ou quase).
Redes podem ser complexas!
Muitos dos processos biológicos que ocorrem em 
nosso corpo são frutos da interação de proteínas.
Estima-se que o corpo humano pode produzir 
mais de 2 milhões de proteínas diferentes.
Para conduzir as diversas funções do corpo 
humano ocorre a interação entre proteínas, sendo 
que cada interação realiza uma função distinta.
Redes podem ser complexas!
Essas interações formam uma rede em que os 
nós são as proteínas e as arestas a interação 
entre elas.
Note que uma proteína não necessariamente irá 
interagir com todas as outras, mas apenas parte 
das outras proteínas existentes.
Redes Biológicas
http://www.mdc-berlin.de/en/news/archive/2008/20080910-erwin_schr_din
ger_prize_2008_goes_to_resea/index.html
http://www.mdc-berlin.de/en/news/archive/2008/20080910-erwin_schr_dinger_prize_2008_goes_to_resea/index.html
http://www.mdc-berlin.de/en/news/archive/2008/20080910-erwin_schr_dinger_prize_2008_goes_to_resea/index.html
Redes Biológicas
Os estudos do processo de comunicação / interação dessa 
rede permitem identificar proteínas que devem ser alvo de 
drogas para curas de diversasdoenças.
Redes Biológicas
O simples fato de cada proteína individualmente escolher 
com quais proteínas ela irá interagir gera a complexidade 
de funções biológicas dos organismos vivos.
Redes podem ser complexas!
O site Wikipedia tem o objetivo de ser a maior 
enciclopédia gratuita e colaborativa.
O diferencial dela é ser possível navegar de forma 
prática entre conteúdos.
Ex.: ao navegar pela vocábulo “Rede” (http://
pt.wikipedia.org/wiki/Rede) podemos ser direcio-
nados para “sociologia”, “informática”, “rede neuro-
nal”, dentre outros.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede
http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede
Redes de Informação
Com essa navegação é possível ampliar o seu 
escopo de pesquisa e perceber multidiscipli-
naridade de alguns assuntos.
Redes de Informação
Graças à multidisciplinaridade dos tópicos é 
possível chegar de um tópico a qualquer outro 
com apenas 5 cliques, em média.
Isso mostra como não existe escapatória da 
multidisciplinaridade (e a importância do ideal da 
UFABC).
Redes Complexas
Reparem que, em todos esses exemplos, a escolha de 
cada nó individual com quais nós ele irá se conectar é feita 
seguindo regras simples.
Embora essas regras sejam simples, o comportamento 
resultante, quando visto de forma global, é complexo:
• Formação de comunidades de pessoas
• Atendimento da demanda por transporte
• Funções biológicas dos seres vivos
• Facilidade na busca por informação
Redes Complexas
As redes reais que apresentam essas características são conhecidas 
como REDES COMPLEXAS.
Elas são classificadas como:
• Redes Sociais: estuda relações entre indivíduos, grupos e 
organizações
• Redes de Transporte: construídas de forma otimizada para o transporte 
de algum produto ou serviço.
• Redes de Informação: que interconectam conhecimentos formalizados. 
• Redes Biológicas: relacionadas a sistemas biológicos
Exemplos de Redes Complexas
• Redes Sociais: rede de amizade, rede de epidemias, 
rede de empresas (fornecedoras <-> distribuidoras).
• Redes de Transporte: rede de transporte coletivo, rede 
de vasos sanguíneos, rede de distribuição de água, rios.
• Redes de Informação: wikipedia, rede de citação de 
artigos, redes de palavras. 
• Redes Biológicas: redes neurais, redes de proteínas, 
cadeia alimentar.
Referência das Figuras
• http://www.scienceclarified.com
• http://www.scenicreflections.com
• http://phys.org/news/2012-06-network-skeleton.html
• http://wikipedia.org
• http://relenet.com
• http://chatt.hdsb.ca/~fosterk
• http://static.freepik.com
• http://blindgossip.com
• www.fox.com 
• http://www.cksinfo.com
• http://blogs.villagevoice.com/dailymusto
• http://fosterpowellpdx.files.wordpress.com
http://www.scienceclarified.com/
http://www.scienceclarified.com/
http://www.scenicreflections.com/
http://www.scenicreflections.com/
http://phys.org/news/2012-06-network-skeleton.html
http://phys.org/news/2012-06-network-skeleton.html
http://wikipedia.org/
http://relenet.com/
http://chatt.hdsb.ca/~fosterk
http://chatt.hdsb.ca/~fosterk
http://static.freepik.com/
http://static.freepik.com/
http://blindgossip.com/
http://blindgossip.com/
http://www.fox.com/
http://www.cksinfo.com/
http://www.cksinfo.com/
http://blogs.villagevoice.com/dailymusto
http://blogs.villagevoice.com/dailymusto
http://fosterpowellpdx.files.wordpress.com/
http://fosterpowellpdx.files.wordpress.com/
	Slide 1
	PARTE I – apresentação da disciplina
	O universo está conectado!
	O UNIVERSO ESTÁ CONECTADO
	Os continentes estão conectados!
	OS CONTINENTES ESTÃO CONECTADOS!
	OS PAÍSES ESTÃO CONECTADOS!
	OS SERES VIVOS ESTÃO CONECTADOS!
	AS PESSOAS ESTÃO CONECTADAS!
	AS CÉLULAS ESTÃO CONECTADAS!
	Tudo está conectado?
	E por que isso importa?
	Comunicação e Redes
	Comunicação e Redes
	Comunicação e Redes
	Comunicação e Redes
	Objetivos do Curso
	Objetivos do Curso
	Metodologia
	Material Complementar
	Material Complementar
	conceitos básicos
	Comunicação
	Telefonar para seu colega
	Telefonar para seu colega
	Telefonar para seu colega
	Telefonar para seu colega
	Telefonar para seu colega
	Transporte de produtos
	Transporte de produtos
	Transmissão de doenças
	Transmissão de doenças
	Transmissão de doenças
	Transmissão de doenças
	Transmissão de doenças
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Slide 63
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes
	Redes podem ser complexas!
	Redes podem ser complexas!
	Redes podem ser complexas!
	Redes Sociais
	Redes Sociais
	Redes Sociais
	Redes Sociais
	Redes Sociais
	Redes podem ser complexas!
	Redes de Transporte
	Redes de Transporte
	Redes de Transporte
	Redes de Transporte
	Redes de Transporte
	Redes podem ser complexas!
	Redes podem ser complexas!
	Redes Biológicas
	Redes Biológicas
	Redes Biológicas
	Redes podem ser complexas!
	Redes de Informação
	Redes de Informação
	Redes Complexas
	Redes Complexas
	Exemplos de Redes Complexas
	Referência das Figuras