Spreading phenomena on complex networks and social systems

• Autor(a) principal: Cota, Wesley Francis Costa
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28494
• topic: Teoria das redes complexas (Física); Fenômenos críticos; Sociofísica; Física Estatística e Termodinâmica

A disseminação de epidemias tem sido um dos problemas mais proeminentes e amplamente in- vestigados na literatura recente de redes complexas. Apesar de diversos avanços, a modelagem matemática de processos de espalhamento ainda permanece como alvo de investigações inten- sivas. Nesta tese focamos inicialmente em aspectos fundamentais desses processos dinâmicos em redes grandes e altamente heterogêneas. Investigamos algumas modificações do mod- elo suscetível-infectado-suscetível (SIS) para determinar a robustez dos limiares epidêmicos usando simulações computacionais intensivas e teorias de campo médio. Os resultados sug- erem que os estados meta-estáveis do modelo SIS tradicional não são universais em redes que seguem distribuições em lei de potência P(k) ∼ k −γ , com γ > 5/2. Também investigamos os efeitos da desordem congelada na dinâmica SIS em redes modulares, cujos resultados apon- tam para a existência de regiões estendidas de criticalidade em redes com dimensão infinita e sem hierarquia, levando às fases de Griffiths, que podem ser um mecanismo para explicar a criticalidade de sistemas complexos como o cérebro. Focamos também em problemas mais específicos de processos de espalhamento envolvendo padrões sociais e de mobilidade humana. Primeiramente, exploramos a influência da inclinação política no espalhamento de informação em redes de comunicação política reconstruídas usando dados coletados do Twitter. Neste caso, mostramos que apesar de lados opostos de uma discussão formarem as chamadas câmaras de eco, compartilhando opiniões semelhantes entre si, alguns usuários foram capazes de espalhar a informação de forma melhor que outros, quebrando essas câmaras de eco. Essa capacidade de espalhamento está fortemente relacionada à diversidade dos usuários alcançados. Finalmente, também examinamos o espalhamento de epidemias em metapopulações. Adaptamos um fer- ramental teórico já existente para a dinâmica SIS em populações com mobilidade pendular para acomodar a natureza heterogênea dos contatos sociais humanos. Determinamos uma ex- pressão analítica que envolve demografia, mobilidade e padrões de contato, que foram usados em redes sintéticas para entender como eles podem mudar o limiar epidêmico. Todas essas contribuições dão um passo adiante para o melhor entendimento da relação entre estrutura e dinâmica de epidemias, que é extremamente importante para aprimorar modelos epidêmicos para lidar com situações reais. Palavras-chave: Redes complexas. Processos de espalhamento. Fenômenos críticos. Sociofísica.