Área de concentração: 55134 - Ciências de Computação e Matemática Computacional

Criação: 20/12/2021

Nº de créditos: 12

Carga horária:

Teórica
Por semana
Prática
Por semana
Estudos
Por semana
Duração Total
4 0 8 15 Semanas 180 Horas

Docentes responsáveis:

Francisco Aparecido Rodrigues


Objetivos:

Introduzir os conceitos e métodos relacionados ao estudo de redes complexas e processos dinâmicos, tais como propagação de epidemias e sincronização de osciladores acoplados. Modelar diversos sistemas por redes, tais como redes de transmissão de energia elétrica, malhas rodoviárias, redes sociais, a Internet, a World Wide Web e cadeias alimentares. Apresentar as pesquisas recentes e os desafios atuais.


Justificativa:

A teoria das redes complexas é uma área relativamente nova da Ciência, inspirada por dados experimentais, tais como os obtidos de interações sociais e biológicas. Esta área apresenta uma natureza altamente interdisciplinar, de modo que tem unido cientistas de diferentes áreas do conhecimento, tais como matemática aplicada, física, biologia, ciência computação, sociologia, epidemiologia e muitas outras. Sendo assim, é importante que pesquisadores dessas áreas tenham conhecimento sobre os métodos de caracterização de redes complexas, bem como sobre os conceitos relacionados à modelagem de processos dinâmicos, tais como propagação de epidemias e sincronização de osciladores acoplados.


Conteúdo:

Introdução e motivação. Representação de sistemas complexos por redes. Caracterização topológica: medidas estatísticas, medidas relacionadas a ciclos e distâncias. Medidas de centralidade. Detecção de comunidades. Modelos de redes complexas: grafos aleatórios, modelo pequeno mundo e modelos livre de escala. Processos dinâmicos em redes: propagação de epidemias e sincronização. Aplicações. O estado da arte e desafios atuais.


Forma de avaliação:

Provas ou projetos.


Observação:

FORMA DE OFERECIMENTO
Apenas remoto

PORCENTAGEM DA DISCIPLINA QUE OCORRERÁ NO SISTEMA NÃO PRESENCIAL
100%

JUSTIFICATIVA DE NECESSIDADE DE DISCIPLINA REMOTA OU HÍBRIDA
Há pelo três justificativas para o modo remoto:
1 - Há poucos cursos na USP relacionados à área de rede complexas e o oferecimento remoto permitiria que alunos de outros campi pudessem cursar a disciplina.
2 - Outro fator importante é que o modo remoto permitirá que mais alunos participem das aulas, sendo que em 2020 houve mais de 100 alunos inscritos no curso. Caso o curso fosse presencial, haveria limitações quanto ao espaço disponível nas salas de aula. No caso remoto, não há limites quanto ao número de alunos, já que a transmissão pode ser feita usando diferentes plataformas, que permitem centenas de alunos online.
3 - Por ser uma disciplina teórica e computacional, a aulas podem ser ministradas de forma remota, sem perda de qualidade. Isso já foi feito em anos anteriores, durante a pandemia, e funcionou de forma excelente, com a participação de alunos de diversas universidades do Brasil. Ademais, a maneira remota é mais eficiente do que a presencial, pois é possível que os alunos acessem os códigos computacionais durante a aula, tirando dúvidas de forma mais efetiva, enquanto que na aula presencial, o conteúdo é ministrado de forma expositiva. Assim sendo, o aluno participa mais ativamente da aula e pode desenvolver o aprendizado de forma mais dinâmica.

DETALHAMENTO DAS ATIVIDADES QUE SERÃO PRESENCIAIS E DAS QUE SERÃO DESENVOLVIDAS VIA REMOTA, COM DISCRIMINAÇÃO DO TEMPO DE ATIVIDADE CONTÍNUA ONLINE
A aulas teóricas serão totalmente remotas. O conteúdo será ministrado de forma online, com a apresentação de slides e anotações. Além disso, o curso apresenta diversas práticas computacionais com material que permite ao aluno acompanhar perfeitamente o conteúdo. Na verdade, a maneira remota é mais eficiente do que a presencial, pois é possível que os alunos acessem os códigos computacionais durante a aula, tirando dúvidas de forma mais efetiva. Todas essas atividades serão feitas de forma remota.

ESPECIFICAÇÃO SE AS AULAS, QUANDO ONLINE, SERÃO SÍNCRONAS OU ASSÍNCRONAS
A aulas serão síncronas, sendo gravadas e disponibilizadas para os alunos que não puderem participar. Essa metodologia já foi utilizada com sucesso durante a pandemia.

DESCRIÇÃO DO TIPO DE MATERIAL E/OU CONTEÚDO QUE SERÁ DISPONIBILIZADO PARA O ALUNO
Serão disponibilizados artigos, programas de computadores e anotações, além de vídeos gravados. Parte dos vídeos serão disponibilizados na plataforma Youtube e os programas, no Github. Ver, por exemplo, https://www.youtube.com/franciscorodrigues

PLATAFORMA QUE SERÁ UTILIZADA
Todo o material será disponibilizado no Moodle, com links externos para o Youtube e Github. Os livros usados também estão online e poderão ser acessados durante a aula.

DEFINIÇÃO SOBRE A PRESENÇA NA UNIVERSIDADE E, QUANDO NECESSÁRIA, DISCRIMINAR QUEM DEVERÁ ESTAR PRESENTE (PROFESSOR; ALUNOS; AMBOS)
Não será necessária participação presencial.

DESCRIÇÃO DOS TIPOS E DA FREQUÊNCIA DE INTERAÇÃO ENTRE ALUNOS E PROFESSOR (SOMENTE DURANTE AS AULAS; FORA DO PERÍODO DAS AULAS; HORÁRIOS; POR CHAT/E-MAIL/FÓRUNS OU OUTRO);
A interação será feita durante as aulas e através de fóruns no Moodle. Também será criado um canal no Telegram para interação dos alunos, monitores e professor. Dessa forma, a interação será contínua, mas também haverá horários para dúvidas, sendo que, nesse caso, o professor ficará online para conversar com os alunos.

SERÃO UTILIZADAS METODOLOGIAS ATIVAS DE ENSINO E ATIVIDADES DE COOPERAÇÃO E COLABORAÇÃO ENTRE OS ALUNOS?
Os alunos desenvolverão os projetos em conjunto, de modo que possam colaborar entre si. Além disso, eles interagirão através do canal no Telegram. Essa metodologia já foi utilizada com sucesso durante as aulas remotas. As discussões ocorrerão de forma remota, com a participação de alunos, professores e monitores.

FORMA DE CONTROLE DA FREQUÊNCIA NAS AULAS
A presença será feita de acordo com o acesso ao conteúdo das aulas e resolução dos exercícios e projetos. A plataforma Moodle será usada para controle da frequência.

INFORMAÇÃO SOBRE A OBRIGATORIEDADE OU NÃO DE DISPONIBILIDADE DE CÂMERA E ÁUDIO (MICROFONE) POR PARTE DOS ALUNOS
Os alunos precisarão apenas de um acesso à internet. Não será necessário câmera ou microfone, já que as dúvidas podem ser enviadas por chat ou email.

FORMA DE AVALIAÇÃO DA APRENDIZAGEM (PRESENCIAL/REMOTA)
A avaliação será feita através da resolução de questionários no Moodle e apresentação final de um projeto ou prova.

CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO CONTEMPLANDO QUAL A(S) METODOLOGIA(S) UTILIZADA(S) E COMO SER(Á)ÃO ATRIBUÍDO(S) O(S) CONCEITO(S)
Toda a avaliação será feita de forma remota.

MENCIONAR AS MEDIDAS QUE GARANTAM AOS ALUNOS ACESSO À PLATAFORMA (SALA DE AULA COM INFRAESTRUTURA DE MULTIMÍDIA, SALA PRÓ-ALUNO; EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS A PARTICIPAÇÃO DOS ALUNOS E OUTROS)
Os alunos poderão usar a estrutura da universidade, como a sala pró-aluno, bem como acessar as aulas usando computadores ou celulares.


Bibliografia:

Fundamentais:
1 - Mark Newman, Networks: An Introduction, Oxford University Press, 2010, ISBN 978-0-199-20665-0.
2 - Albert-László Barabási, Networks Science, Cambridge University Press, 2016.

Complementares:
1 - Alain Barrat, Marc Barthelemy, Alessandro Vespignani, Dynamical processes in complex networks, Cambridge University Press, 2008, ISBN 978-0-521-87950-7.
2 - Luciano da F. Costa, Francisco Aparecido Rodrigues, Gonzalo Travieso and P. R. Villas Boas, Characterization of complex networks: A survey of measurements, Advances in Physics, Volume 56, pages 167 - 242, 1, (2007).
3 - S. Boccaletti et al., Complex Networks: Structure and Dynamics, Phys. Rep., 424 (2006), 175-308.
4 - Luciano da F.Costa, Osvaldo N. Oliveira Jr., Gonzalo Travieso, Francisco Aparecido Rodrigues, Paulino R. Villas Boas, Lucas Antiqueira, Matheus P. Viana, Luis E. C. da Rocha, Analyzing and Modeling Real-World Phenomena with Complex Networks: A Survey of Applications, Advances in Physics, 2011.

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