Complex networks have been successfully applied to different fields, being the subject of study in different areas that include, for example, physics and computer science. The finding that methods of complex networks can be used to analyze texts in their different complexity levels has implied in advances in natural language processing (NLP) tasks. Examples of applications analyzed with the methods of complex networks are keyword identification, development of automatic summarizers, and authorship attribution systems. The latter task has been studied with some success through the representation of co-occurrence (or adjacency) networks that connect only the closest words in the text. Despite this success, only a few works have attempted to extend this representation or employ different ones. Moreover, many approaches use a similar set of measurements to characterize the networks and do not combine their techniques with the ones traditionally used for the authorship attribution task. This Masters research proposes some extensions to the traditional co-occurrence model and investigates new attributes and other representations (such as mesoscopic and named entity networks) for the task. The connectivity information of function words is used to complement the characterization of authors writing styles, as these words are relevant for the task. Finally, the main contribution of this research is the development of hybrid classifiers, called labelled motifs, that combine traditional factors with properties obtained with the topological analysis of complex networks. The relevance of these classifiers is verified in the context of authorship attribution and translationese identification. With this hybrid approach, we show that it is possible to improve the performance of networkbased techniques when they are combined with traditional ones usually employed in NLP. By adapting, combining and improving the model, not only the performance of authorship attribution systems was improved, but also it was possible to better understand what are the textual quantitative factors (measured through networks) that can be used in stylometry studies. The advances obtained during this project may be useful to study related applications, such as the analysis of stylistic inconsistencies and plagiarism, and the analysis of text complexity. Furthermore, most of the methods proposed in this work can be easily applied to many natural languages. / Redes complexas vem sendo aplicadas com sucesso em diferentes domínios, sendo o tema de estudo de distintas áreas que incluem, por exemplo, a física e a computação. A descoberta de que métodos de redes complexas podem ser utilizados para analisar textos em seus distintos níveis de complexidade proporcionou avanços em tarefas de processamento de línguas naturais (PLN). Exemplos de aplicações analisadas com os métodos de redes complexas são a detecção de palavras-chave, a criação de sumarizadores automáticos e o reconhecimento de autoria. Esta última tarefa tem sido estudada com certo sucesso através da representação de redes de co-ocorrência (ou adjacência) de palavras que conectam apenas as palavras mais próximas no texto. Apesar deste sucesso, poucos trabalhos tentaram estender essas redes ou utilizar diferentes representações. Além disso, muitas das abordagens utilizam um conjunto semelhante de medidas de redes complexas e não combinam suas técnicas com as utilizadas tradicionalmente na tarefa de reconhecimento de autoria. Esta pesquisa de mestrado propõe extensões à modelagem tradicional de co-ocorrência e investiga a adequabilidade de novos atributos e de outras modelagens (como as redes mesoscópicas e de entidades nomeadas) para a tarefa. A informação de conectividade de palavras funcionais é utilizada para complementar a caracterização da escrita dos autores, uma vez que essas palavras são relevantes para a tarefa. Finalmente, a maior contribuição deste trabalho consiste no desenvolvimento de classificadores híbridos, denominados labelled motifs, que combinam fatores tradicionais com as propriedades fornecidas pela análise topológica de redes complexas. A relevância desses classificadores é verificada no contexto de reconhecimento de autoria e identificação de translationese. Com esta abordagem híbrida, mostra-se que é possível melhorar o desempenho de técnicas baseadas em rede ao combiná-las com técnicas tradicionais em PLN. Através da adaptação, combinação e aperfeiçoamento da modelagem, não apenas o desempenho dos sistemas de reconhecimento de autoria foi melhorado, mas também foi possível entender melhor quais são os fatores quantitativos textuais (medidos via redes) que podem ser utilizados na área de estilometria. Os avanços obtidos durante este projeto podem ser utilizados para estudar aplicações relacionadas, como é o caso da análise de inconsistências estilísticas e plagiarismos, e análise da complexidade textual. Além disso, muitos dos métodos propostos neste trabalho podem ser facilmente aplicados em diversas línguas naturais.

O reconhecimento de autoria é uma área de pesquisa efervescente, com muitas aplicações, incluindo detecção de plágio, análise de textos históricos, reconhecimento de mensagens terroristas ou falsificação de documentos. Modelos teóricos de redes complexas já são usados para o reconhecimento de autoria, mas alguns aspectos importantes têm sido ignorados. Neste trabalho, exploramos a dinâmica de redes de co-ocorrência e a relação com as palavras que representam os nós e descobrimos que ambas são claras assinaturas de autoria. Com otimização dos descritores da topologia das redes e de algoritmos de aprendizado de máquina, foi possível obter taxas de acerto maiores que 85%, sendo atingida uma taxa de 98.75% em um caso específico, para coleções de 80 livros, cada uma compilada de 8 autores de língua inglesa com 10 livros por autor. Esta tese demonstra que existem ainda aspectos inexplorados das redes de co-ocorrência de textos, o que deve permitir avanços ainda maiores no futuro próximo. / Authorship attribution is an active research area with many applications, including detection of plagiarism, analysis of historical texts, terrorist message identification or document falsification. Theoretical models of complex networks are already used for authorship attribution, but some issues have been ignored. In this thesis, we explore the dynamics of co-occurrence networks and the role of words, and found that they are both clear signatures of authorship. Using optimized descriptors for the network topology and machine learning algorithms, it has been possible to achieve accuracy rates above 85%, with a rate of 98.75% being reached in a particular case, for collections of 80 books produced by 8 English-speaking writers with 10 books per author. It is also shown that there are still many unexplored aspects of co-occurrence networks of texts, which seems promising for near future developments.

Complex networks have been successfully applied to different fields, being the subject of study in different areas that include, for example, physics and computer science. The finding that methods of complex networks can be used to analyze texts in their different complexity levels has implied in advances in natural language processing (NLP) tasks. Examples of applications analyzed with the methods of complex networks are keyword identification, development of automatic summarizers, and authorship attribution systems. The latter task has been studied with some success through the representation of co-occurrence (or adjacency) networks that connect only the closest words in the text. Despite this success, only a few works have attempted to extend this representation or employ different ones. Moreover, many approaches use a similar set of measurements to characterize the networks and do not combine their techniques with the ones traditionally used for the authorship attribution task. This Masters research proposes some extensions to the traditional co-occurrence model and investigates new attributes and other representations (such as mesoscopic and named entity networks) for the task. The connectivity information of function words is used to complement the characterization of authors writing styles, as these words are relevant for the task. Finally, the main contribution of this research is the development of hybrid classifiers, called labelled motifs, that combine traditional factors with properties obtained with the topological analysis of complex networks. The relevance of these classifiers is verified in the context of authorship attribution and translationese identification. With this hybrid approach, we show that it is possible to improve the performance of networkbased techniques when they are combined with traditional ones usually employed in NLP. By adapting, combining and improving the model, not only the performance of authorship attribution systems was improved, but also it was possible to better understand what are the textual quantitative factors (measured through networks) that can be used in stylometry studies. The advances obtained during this project may be useful to study related applications, such as the analysis of stylistic inconsistencies and plagiarism, and the analysis of text complexity. Furthermore, most of the methods proposed in this work can be easily applied to many natural languages. / Redes complexas vem sendo aplicadas com sucesso em diferentes domínios, sendo o tema de estudo de distintas áreas que incluem, por exemplo, a física e a computação. A descoberta de que métodos de redes complexas podem ser utilizados para analisar textos em seus distintos níveis de complexidade proporcionou avanços em tarefas de processamento de línguas naturais (PLN). Exemplos de aplicações analisadas com os métodos de redes complexas são a detecção de palavras-chave, a criação de sumarizadores automáticos e o reconhecimento de autoria. Esta última tarefa tem sido estudada com certo sucesso através da representação de redes de co-ocorrência (ou adjacência) de palavras que conectam apenas as palavras mais próximas no texto. Apesar deste sucesso, poucos trabalhos tentaram estender essas redes ou utilizar diferentes representações. Além disso, muitas das abordagens utilizam um conjunto semelhante de medidas de redes complexas e não combinam suas técnicas com as utilizadas tradicionalmente na tarefa de reconhecimento de autoria. Esta pesquisa de mestrado propõe extensões à modelagem tradicional de co-ocorrência e investiga a adequabilidade de novos atributos e de outras modelagens (como as redes mesoscópicas e de entidades nomeadas) para a tarefa. A informação de conectividade de palavras funcionais é utilizada para complementar a caracterização da escrita dos autores, uma vez que essas palavras são relevantes para a tarefa. Finalmente, a maior contribuição deste trabalho consiste no desenvolvimento de classificadores híbridos, denominados labelled motifs, que combinam fatores tradicionais com as propriedades fornecidas pela análise topológica de redes complexas. A relevância desses classificadores é verificada no contexto de reconhecimento de autoria e identificação de translationese. Com esta abordagem híbrida, mostra-se que é possível melhorar o desempenho de técnicas baseadas em rede ao combiná-las com técnicas tradicionais em PLN. Através da adaptação, combinação e aperfeiçoamento da modelagem, não apenas o desempenho dos sistemas de reconhecimento de autoria foi melhorado, mas também foi possível entender melhor quais são os fatores quantitativos textuais (medidos via redes) que podem ser utilizados na área de estilometria. Os avanços obtidos durante este projeto podem ser utilizados para estudar aplicações relacionadas, como é o caso da análise de inconsistências estilísticas e plagiarismos, e análise da complexidade textual. Além disso, muitos dos métodos propostos neste trabalho podem ser facilmente aplicados em diversas línguas naturais.

O reconhecimento de autoria é uma área de pesquisa efervescente, com muitas aplicações, incluindo detecção de plágio, análise de textos históricos, reconhecimento de mensagens terroristas ou falsificação de documentos. Modelos teóricos de redes complexas já são usados para o reconhecimento de autoria, mas alguns aspectos importantes têm sido ignorados. Neste trabalho, exploramos a dinâmica de redes de co-ocorrência e a relação com as palavras que representam os nós e descobrimos que ambas são claras assinaturas de autoria. Com otimização dos descritores da topologia das redes e de algoritmos de aprendizado de máquina, foi possível obter taxas de acerto maiores que 85%, sendo atingida uma taxa de 98.75% em um caso específico, para coleções de 80 livros, cada uma compilada de 8 autores de língua inglesa com 10 livros por autor. Esta tese demonstra que existem ainda aspectos inexplorados das redes de co-ocorrência de textos, o que deve permitir avanços ainda maiores no futuro próximo. / Authorship attribution is an active research area with many applications, including detection of plagiarism, analysis of historical texts, terrorist message identification or document falsification. Theoretical models of complex networks are already used for authorship attribution, but some issues have been ignored. In this thesis, we explore the dynamics of co-occurrence networks and the role of words, and found that they are both clear signatures of authorship. Using optimized descriptors for the network topology and machine learning algorithms, it has been possible to achieve accuracy rates above 85%, with a rate of 98.75% being reached in a particular case, for collections of 80 books produced by 8 English-speaking writers with 10 books per author. It is also shown that there are still many unexplored aspects of co-occurrence networks of texts, which seems promising for near future developments.