Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

tsukanova_oa_modeli_i_metody_upravleniia_informatsionnymi_re-1

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
14.11.2020
Размер:
2.61 Mб
Скачать

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Национальный исследовательский

университет «Высшая школа экономики»

На правах рукописи

Цуканова Ольга Александровна

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ СЕТЕВЫХ СООБЩЕСТВ

Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Мальцева Светлана Валентиновна

Москва – 2017

2

Оглавление

 

ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................

4

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

И МОДЕЛИРОВАНИЯ СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

 

ИССЛЕДОВАНИЯ.....................................................................................................

10

1.1. Соотнесение понятий социальной сети и сетевого сообщества .................

10

1.2. Понятие информационного ресурса сетевого сообщества ............................

13

1.3. Влияние «экономических» и «физических» представлений на

 

формирование подходов к исследованию сетевых сообществ. Понятия

 

социального капитала и потенциала ......................................................................

16

1.4. Методологическая база и существующие подходы к моделированию

 

социальных сетей и сетевых сообществ ................................................................

19

1.5. Категорийный аппарат для эволюционно-динамического подхода к

 

развитию сетевого сообщества...............................................................................

24

1.6. Подход к анализу и моделированию сетевого сообщества, как системы,

 

эволюционирующей в пространстве состояний. Постановка задачи

 

исследования ...........................................................................................................

26

1.7. Выводы по главе 1............................................................................................

33

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ЭВОЛЮЦИИ СЕТЕВОГО СООБЩЕСТВА .........................

36

2.1. Категории метода пространства состояний для описания сетевого

 

сообщества ..............................................................................................................

36

2.2. Статическая модель сетевого сообщества. Сетевое сообщество как граф

 

в пространстве состояний (временной срез) .........................................................

38

2.2.1. Информационная структура сетевого сообщества...................................

40

2.2.2. Модель акторной структуры сетевого сообщества ..................................

42

2.2.3. Интегрированная информационно-акторная графовая модель

 

сетевого сообщества ............................................................................................

44

2.2.4. Модель слоя текстурированной среды сетевого сообщества на

 

основе интегрированной информационно-акторной графовой структуры ......

46

3

2.3. Рекомендации по характеру алгоритмизации распространения влияния

 

для

перехода

от

горизонтальной

структуры

(статика) к

вертикальной

 

(динамическая текстура).........................................................................................

 

 

 

 

55

2.4. Динамическая модель сетевого сообщества. Процедура изменения

 

ресурсных состояний элементов сетевого сообщества. Условное

 

текстурирование. Формирование многомерной ресурсной среды.......................

 

58

2.5. Базовая теоретико-множественная модель сетевого сообщества .................

 

62

2.6. Выводы по главе 2 .........................................................................................

 

 

 

 

67

ГЛАВА 3. МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ ЭВОЛЮЦИОННЫМ ПЕРЕХОДОМ ............

69

3.1. Моделирование межслойного перехода в текстурированном

 

пространстве состояний..........................................................................................

 

 

 

 

69

3.2. Задача управления эволюционным переходом ............................................

 

 

80

3.3.

Определение

параметров

перехода

(расстояния

между

 

эволюционными площадками и интенсивности перехода) ..................................

 

 

82

3.4. Анализ режимов движения в пространстве состояний................................

 

 

86

3.5. Экспериментальное исследование режимов движения в пространстве

 

состояний.................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

87

3.6. Качественный анализ процесса межслойного перехода..............................

 

 

91

3.7. Логика механизмов и стратегии управленческого воздействия ...............

 

102

3.8.

Описание

структурно-функциональной

схемы

программного

 

обеспечения реализуемой модели.......................................................................

 

 

 

 

104

3.9. Выводы по главе 3 .......................................................................................

 

 

 

 

110

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

112

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................

 

 

 

 

113

4

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В числе атрибутивных компонентов шестого технологического уклада особое место занимают свободно институционализируемые системы искусственного интеллекта, ресурсоемкие информационные сети и бизнес-ориентированные сетевые сообщества. Очевидно,

что значение этих системно связанных компонентов будет в ближайшее время возрастать. Второй особенностью времени является то, что информация, хаотично генерируемая в социальных сетевых сообществах, становится экономическим ресурсом, который, благодаря развитию технологий больших данных, становится предметом целевых, активных и успешных манипуляций. Поскольку риски при прямом директивном вмешательстве в деятельность динамичного сетевого социума по-прежнему неоправданно велики, то само моделирование уже становится актуальным и практически единственным научным методом селективной поддержки глобальной эволюции сетевого мира.

Методы наблюдения за сетевыми сообществами, методы анализа их информации сегодня составляют неотъемлемую часть исследований и принятия решений во многих областях. В связи с этим развитие теоретических и прикладных знаний в области анализа и управления сетевыми сообществами является одной из наиболее актуальных проблем. Ее современное состояние характеризуется большим разнообразием существующих подходов, однако,

перманентная трансформация самой концепции сетевых сообществ и методов ее реализации делает актуальным создание новых методов и решений.

Процесс управления состоит из нескольких фаз; оперативные решения принимаются на основе постоянного наблюдения за изменениями в среде и анализа этих изменений. Поскольку результаты наблюдения являются ключевым фактором в процессе выработки и принятия решений, то его качество непосредственно влияет на весь процесс управления. А, следовательно,

повышение качества наблюдения является одной из актуальных научных и

5

практических задач. Своевременное информирование наблюдателя об изменениях, происходящих в сети, представляет особую значимость для своевременного реагирования на происходящие изменения и поддержание системы в актуальном состоянии, что приобретает отдельную значимость при решении маркетинговых задач, в которых важна скорость реакции на изменения среды.

Степень разработанности проблемы. Исследованию и анализу социальных сетей и сетевых сообществ, вопросам математического моделирования, подходам к информационному управлению посвящено множество работ российских и зарубежных исследователей в соответствующих областях науки и практики. В

качестве определяющих работ можно перечислить труды Новикова Д.А.,

Губанова Д.А., Чхартишвили А.Г. [18,19], Калмана Р., Фалба П., Арбиба М. [26],

Ершова А.П. [23], Качала В.В. [28], Erdos P., Renyi A.[74], Barabasi A. [64],

Месарович М., Такахара Я. [44], Berge C. [65], Tutte W.T. [109], Ore O. [97] и др.

Разработанные исследователями классы моделей, как правило,

ориентированы на моделирование действий участников сетевого сообщества

(сетевых акторов (агентов)). Исследованиям данного направления посвящены работы Губанова Д.А. [17, 18], Патаракина Е.Д. [49], Mizruchi M.S. [94], Snijders T.A.B. [103,104] и др. Однако в настоящее время отдельный интерес представляют также комплексные исследования акторного (агентного)

потенциала в сочетании с информационным наполнением сети, что обусловливает необходимость разработки не только акторных и информационных моделей сети,

но и интегрированных информационно-акторных (проектируемых с учетом двойственной сущности сетевого сообщества, а именно сообщества как группы акторов и сообщества как единого информационного ресурса).

Кроме того, представляют интерес исследования в области анализа и моделирования социальных сетей и сетевых сообществ (можно отметить,

например, труды Wasserman S.[111], Snijders T.A.B.[104], Heidler R.[84,85], Hansen D., Shneiderman B., Smith M.A.[83], Golbeck J. [81], а также работы Newman M.E.J.

6

[95] и Freeman L.C. [80], содержащие подробную характеристику существующих подходов и методов). При моделировании динамических свойств сообщества, как системы, методологическими ориентирами являются работы в области моделирования динамических систем, исследования пространства состояний и хаотических свойств систем (например, труды Лоскутова А.Ю. [34], Малинецкого Г.Г.[37, 38], Стрейц В. [53], Bombelli L., Lee J., Meyer D., Sorkin R.D. Rideout D.P. [68, 99], Fiedler B. [76], Robinson R.C.[100], Teshl G. [106]). Однако, несмотря на обилие научных источников литературы, отмечается недостаточно принципиальное разграничение понятий динамики и эволюции.

Таким образом, с одной стороны, противоречивость разработок в методологической сфере осложняет реализацию управленческих аспектов методического плана, а с другой – стремительный рост информационных массивов, а также появление новых тенденций в развитии технологий больших данных в своей трудно объективируемой совокупности требуют пересмотра (и,

при необходимости, коррекции) существующих подходов к моделированию и исследованию социальных сетей и сетевых сообществ, как важнейших генераторов не только исходных данных, но и качественно преобразованных данных.

Объектом исследования являются информационные ресурсы сетевого сообщества.

Предметом исследования являются модели и методы управления информационными ресурсами сетевого сообщества с учетом эволюционной динамики сообществ.

Цель исследования заключается в развитии теоретических и прикладных знаний в области функционирования сетевых сообществ на основе расширения возможностей их использования в прикладных задачах внешнего наблюдения и анализа развития и эволюции сетевого сообщества с использованием моделей на основе концепции текстурированных сред и разработанных с их применением методов и программных инструментов.

7

Задачи исследования для достижения поставленной цели:

1.Исследование категорийного аппарата с целью уточнения понятий в области эволюционно-динамического моделирования сетевых сообществ.

2.Проведение анализа существующих методов, алгоритмов и программных продуктов, предназначенных для наблюдения и управления в сетевых сообществах.

3.Разработка модели сетевого сообщества, обеспечивающей возможность внутреннего и внешнего наблюдения его эволюции.

4.Разработка метода управления эволюционными переходами при эволюционном развитии сетевого сообщества.

5.Разработка комплекса программ для реализации функции внешнего наблюдения при управлении сетевым сообществом.

Методологическая база исследования: математическое моделирование,

теория систем и системный анализ, теория графов, теория множеств, методы анализа, моделирования и мониторинга социальных сетей и сетевых сообществ.

Информационная база исследования. При проектировании моделей учитывались результаты экспериментов на базе микроблоггинговой сети.

Научная новизна работы заключается в следующих новых научных результатах, выносимых на защиту:

1.Разработан комплексный подход к анализу и моделированию сетевого сообщества на основе концепции текстурированных сред.

2.Разработана оригинальная модель слоя текстурированной среды сетевого сообщества на основе интегрированной информационно-акторной графовой структуры.

3.Разработана новая модель эволюции сетевого сообщества с учетом принципов моделирования динамических систем и принципов эволюции самоорганизующихся систем.

4.На основе разработанных моделей предложен оригинальный метод анализа и идентификации эволюционного перехода.

8

5. На основе разработанных методов и моделей предложен комплекс программ для проведения автоматизированного мониторинга и анализа эволюционного развития сообщества, включающий оригинальные модули анализа межслойного перехода.

Теоретическая значимость исследования состоит в разработке комплексного подхода к исследованию эволюционно-динамического поведения сетевого сообщества на основе концепций текстурированных сред и интегрированных кластерных моделей. Этот подход обеспечивает возможность внешнего наблюдения за эволюцией сети в задачах внешнего наблюдателя,

позволяя ему принимать решение при недоступном внутреннем содержании сети.

Практическая значимость состоит в разработанном программном обеспечении для анализа эволюционного развития сообщества, результатах проведенного с его использованием экспериментального исследования реальных сетей, а также внедрении результатов исследования в учебный процесс при преподавании на магистерских программах «Электронный бизнес» и «Big Data Systems» НИУ ВШЭ и курсе по большим данным в Венском университете прикладных наук (University of Applied Sciences FH Technikum Wien, Вена,

Австрия). Предложены рекомендации по использованию разработанных моделей и методов для маркетинговых исследований.

Достоверность

и

обоснованность

полученных

результатов

подтверждается их

соответствием общепризнанным

теоретическим и

практическим данным, опубликованным в литературе, непротиворечивым применением методов логико-методологического анализа, а также положительными результатами численных экспериментов.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на специальном семинаре в Гарвардском университете «Social Network Analysis in an Era of Big Data: Problems and Prospects», научных конференциях, в т.ч. V Международная научно-

практическая конференция «Управление информационной безопасностью в

9

современном обществе», 13th IEEE International Conference on E-Business Engineering (Макао, Китай, 2016), 18th IEEE Conference on Business Informatics

(Париж, Франция, 2016), 17th IEEE Conference on Business Informatics (Лиссабон,

Португалия, 2015), 11th IEEE International Conference on E-Business Engineering (Гуанчжоу, Китай, 2014), 16th IEEE Conference on Business Informatics (Женева,

Швейцария, 2014), «Электронный бизнес. Управление интернет-проектами.

Инновации», (Москва, Россия, 2014), 10th IEEE International Conference on e- Business Engineering (Ковентри, Великобритания, 2013), VII Международная конференция «Управление развитием крупномасштабных систем» (Москва,

Россия, 2013), 15th IEEE Conference on Business Informatics (Вена, Австрия, 2013), XXVI Международные «Плехановские чтения» (Москва, Россия, 2013).

10

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И МОДЕЛИРОВАНИЯ СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Соотнесение понятий социальной сети и сетевого сообщества

Как правило, под социальной сетью в самом общем виде понимается любое объединение людей, связанных между собой какими-либо отношениями. В

зависимости от того или иного прикладного аспекта это общее определение уточняется или варьируется.

Так, в источнике [115] социальная сеть определяется и как объект,

содержащий коммуникативные связи и как инструмент, активирующий эти связи:

1.Социальная сеть – сеть социальных взаимодействий (social interactions) и

личных связей (personal relationships).

2.Социальная сеть – соответствующий веб-сайт или иное приложение,

которое предоставляет пользователям возможность коммуникации друг с другом

посредством публикации информации, комментариев, сообщений, изображений и

т.п.

Висточнике [116] также дается несколько определений:

Вобщем смысле, «социальная сеть – сеть друзей, коллег и других личных контактов».

С позиции компьютерных технологий:

1.Социальная сеть – это онлайн-сообщество (online community) людей с общими интересами, которые используют веб-сайт или другие технологии для общения друг с другом или для того, чтобы делиться информацией, ресурсами и т.п.

2.Социальная сеть – это веб-сайт или онлайн-сервис, который способствует подобным коммуникациям.