Auxílio à pesquisa 24/03261-4 - Densidade espectral, Entropia - BV FAPESP
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Avanços na Estatística de Redes: extensões para HPC e hipergrafos.

Processo: 24/03261-4
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2025
Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Matemática da Computação
Pesquisador responsável:André Fujita
Beneficiário:André Fujita
Instituição Sede: Instituto de Matemática e Estatística (IME). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores associados:Daniel Yasumasa Takahashi ; João Ricardo Sato
Auxílio(s) vinculado(s):24/09195-3 - Um algoritmo de aproximação da distribuição espectral para séries temporais de redes., AP.R
Assunto(s):Densidade espectral  Entropia  Estatística  Redes complexas 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Cuda | Densidade espectral | Entropia | Estatística | Gpu | hipergrafo | Redes complexas

Resumo

Redes permeiam diversos domínios, desde a biologia molecular até as redes sociais. No entanto, as redes empíricas frequentemente exibem comportamento estocástico, desafiando abordagens tradicionais baseadas na teoria dos grafos. Estas abordagens tradicionais enfrentam limitações em capturar a natureza estocástica das redes empíricas, motivando a necessidade de metodologias alternativas. Redes neurais de grafos oferecem precisão preditiva promissora, mas carecem de interpretabilidade. Em contraste, modelos probabilísticos e ferramentas estatísticas baseadas em invariantes da rede fornecem um quadro para entender o comportamento complexo da rede. A densidade espectral da rede (NSD) surge como um invariante para a caracterização da rede, mas seu custo computacional limita a escalabilidade. Neste projeto propomos implementações baseadas em GPU e otimizações algorítmicas para permitir análises eficientes de redes com bilhões de nós. Além disso, destacamos a necessidade de estender métodos estatísticos para hipergrafos, que oferecem uma representação mais natural das redes biológicas. Nossas metodologias propostas têm amplas aplicações, que vão desde a neurociência até a política pública. Ao permitir a análise de redes em larga escala, incluindo redes com bilhões de nós e hipergrafos, permitimos novas formas de entender sistemas complexos e identificar padrões críticos. Em conclusão, esta proposta avança as metodologias de análise de rede, preenchendo a lacuna entre a teoria e aplicações práticas em sistemas complexos do mundo real. (AU)

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