The whole in a complex system is the sum of its parts, plus the interactions between the parts. Understanding social, biological, and economic systems therefore often depends on understanding their patterns of interactions---their networks. In this thesis, the approach is to understand complex systems by making simple network models with nodes and links. It is first of all an attempt to investigate how the communication over the network affects the network structure and, vice versa, how the network structure affects the conditions for communication. To explore the local mechanism behind network organization, we used simplified social systems and modeled the response to communication. Low communication levels resulted in random networks, whereas higher communication levels led to structured networks with most nodes having very few links and a few nodes having very many links. We also explored various models where nodes merge into bigger units, to reduce communication costs, and showed that these merging models give rise to the same kind of structured networks. In addition to this modeling of communication networks, we developed new ways to measure and characterize real-world networks. For example, we found that they in general favor communication on short distance, two-three steps away in the network, within what we call the information horizon. / Helheten i ett komplext system är mer än summan av dess delar, då den även inbegriper interaktionerna mellan dem. Att studera sociala, biologiska och ekonomiska system blir därför ofta en fråga om att förstå deras interaktionsmönster, d.v.s. deras nätverk av noder och länkar. Med utgångspunkt i enkla nätverksmodeller undersöker avhandlingen i huvudsak hur kommunikation i nätverk påverkar nätverksstrukturen och, vice versa, hur nätverksstrukturen påverkar villkoren för kommunikation. Vi utforskade mekanismerna bakom hur nätverk är organiserade genom att modellera effekten av kommunikation i förenklade sociala system. En låg kommunikationsnivå visade sig ge upphov till kaotiska nätverk där ingen nod i princip hade fler länkar än någon annan. En hög kommunikationsnivå resulterade däremot i strukturerade nätverk, med några få centrala noder med många länkar, medan flertalet noder var perifera med enbart några få länkar. Det visade sig också att alla aktörer i nätverket gynnades av kommunikation, även när den var ojämnt fördelad. Kvaliteten på kommunikationen, d.v.s. informationens giltighet, var också avgörande för vilka positioner som gynnades i ett nätverk, vilket vi visade genom att studera aktörer som spred falsk information. Eftersom effektiv kommunikation är en viktig del i många nätverk betraktar vi utvecklingen av dem som en optimeringsprocess. Varje kommunikationshandling mellan noderna tar tid och genom att slå sig samman till större enheter begränsas dessa kostnader och gör nätverket effektivare. Dessa s.k. sammanslagningsmodeller gav upphov till samma typ av strukturerade nätverk som ovan. Genom att utveckla olika sätt att mäta nätverksstrukturer visade vi bland annat att många verkliga system främjar kommunikation över korta avstånd, två-tre steg bort i nätverket, innanför det vi kallar informationshorisonten. Vi uppskattade också den mängd information som krävs för att orientera sig i städer, och fann att det är lättare att hitta i moderna, planerade städer än i äldre städer som utvecklats under lång tid.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-840 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Rosvall, Martin |
| Publisher | Umeå universitet, Fysik, Department of Physics |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0108 seconds