Red ponderada
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Una red ponderada es una red en la que los vínculos entre los nodos tienen pesos asignados. Una red es un sistema cuyos elementos están conectados de alguna manera (Wasserman y Faust, 1994). [1] Los elementos de un sistema se representan como nodos (también conocidos como actores o vértices) y las conexiones entre los elementos que interactúan se conocen como lazos, aristas, arcos o vínculos. Los nodos pueden ser neuronas, individuos, grupos, organizaciones, aeropuertos o incluso países, mientras que los lazos pueden tomar la forma de amistad, comunicación, colaboración, alianza, flujo o comercio, por nombrar algunos.

En varias redes del mundo real, no todos los vínculos de una red tienen la misma capacidad. De hecho, los lazos a menudo se asocian con pesos que los diferencian en términos de su fuerza, intensidad o capacidad (Barrat et al., 2004) [2] y Horvath (2011). [3] Por un lado, Mark Granovetter (1973) [4] argumentó que la fuerza de las relaciones sociales en las redes sociales está en función de su duración, intensidad emocional, intimidad e intercambio de servicios. Por otro lado, para las redes no sociales, los pesos a menudo se refieren a la función que realizan los vínculos, por ejemplo, el flujo de carbono (mg / m 2 / día) entre especies en las redes tróficas (Luczkowich et al., 2003), [5]el número de sinapsis y uniones gap en las redes neuronales (Watts y Strogatz, 1998), [6] o la cantidad de tráfico que fluye a lo largo de las conexiones en las redes de transporte (Opsahl et al., 2008). [7]

Al registrar la fuerza de los lazos, [8] se puede crear una red ponderada (también conocida como red valorada). A continuación se muestra un ejemplo de una red de este tipo (los pesos también se pueden visualizar dando a los bordes diferentes anchos):

Network.svg ponderado

Las redes ponderadas también se utilizan ampliamente en aplicaciones genómicas y biológicas de sistemas . (Horvath, 2011). [3] Por ejemplo, el análisis de redes de coexpresión génica ponderada (WGCNA) se utiliza a menudo para construir una red ponderada entre genes (o productos génicos) basada en datos de expresión génica (por ejemplo, microarrays ) (Zhang y Horvath 2005). [9] De manera más general, las redes de correlación ponderadas pueden definirse mediante el establecimiento de un umbral suave de las correlaciones por pares entre las variables (por ejemplo, mediciones de genes). [10]

Medidas para redes ponderadas

Aunque las redes ponderadas son más difíciles de analizar que si los lazos estuvieran simplemente presentes o ausentes, se han propuesto una serie de medidas de red para redes ponderadas:

  • Fuerza del nodo: la suma de los pesos asignados a los lazos que pertenecen a un nodo (Barrat et al., 2004) [2]
  • Cercanía : redefinida mediante el uso del algoritmo de distancia de Dijkstra (Newman, 2001) [11]
  • Intermediación : redefinida mediante el uso del algoritmo de distancia de Dijkstra (Brandes, 2001) [12] [13]
  • El coeficiente de agrupamiento (global): redefinido mediante el uso de un valor triplete (Opsahl y Panzarasa, 2009) [14]
  • El coeficiente de agrupamiento (local): redefinido usando un valor triplete (Barrat et al., 2004) [2] o usando una fórmula algebraica (Zhang y Horvath 2005) [9]

Una ventaja teórica de las redes ponderadas es que permiten derivar relaciones entre diferentes medidas de red (también conocidas como conceptos de red, estadísticas o índices). [3] Por ejemplo, Dong y Horvath (2007) [15] muestran que se pueden derivar relaciones simples entre medidas de red en grupos de nodos (módulos) en redes ponderadas. Para las redes de correlación ponderada, se puede utilizar la interpretación angular de las correlaciones para proporcionar una interpretación geométrica de los conceptos teóricos de la red y derivar relaciones inesperadas entre ellos Horvath y Dong (2008) [16]

Software para analizar redes ponderadas

Hay varios paquetes de software que pueden analizar redes ponderadas; ver software de análisis de redes sociales . Entre estos se encuentran el software propietario UCINET y el paquete de código abierto tnet. [17]

El paquete WGCNA R implementa funciones para construir y analizar redes ponderadas en redes de correlación ponderadas particulares. [10]

Ver también

Referencias

  1. ^ Wasserman, S., Faust, K., 1994. Análisis de redes sociales: métodos y aplicaciones. Cambridge University Press, Nueva York, NY.
  2. ^ a b c A. Barrat y M. Barthelemy y R. Pastor-Satorras y A. Vespignani (2004). "La arquitectura de redes ponderadas complejas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 101 (11): 3747–3752. arXiv : cond-mat / 0311416 . Código Bibliográfico : 2004PNAS..101.3747B . doi : 10.1073 / pnas.0400087101 . PMC  374315 . PMID  15007165 .
  3. ^ a b c Horvath, S., 2011. Análisis de red ponderado. Aplicaciones en Genómica y Biología de Sistemas. Springer Book. ISBN 978-1-4419-8818-8 . 
  4. ^ Granovetter, M (1973). "La fuerza de los lazos débiles". Revista Estadounidense de Sociología . 78 (6): 1360-1380. doi : 10.1086 / 225469 . S2CID 59578641 . 
  5. ^ Luczkowich, JJ; Borgatti, SP; Johnson, JC; Everett, MG (2003). "Definición y medición de la similitud de funciones tróficas en las redes tróficas utilizando equivalencia regular". Revista de Biología Teórica . 220 (3): 303–321. CiteSeerX 10.1.1.118.3862 . doi : 10.1006 / jtbi.2003.3147 . PMID 12468282 .  
  6. ^ DJ Watts y Steven Strogatz (junio de 1998). "Dinámica colectiva de las redes de 'pequeños mundos'" (PDF) . Naturaleza . 393 (6684): 440–442. Código Bibliográfico : 1998Natur.393..440W . doi : 10.1038 / 30918 . PMID 9623998 . S2CID 4429113 . Archivado desde el original (PDF) el 21 de febrero de 2007.   
  7. ^ Tore Opsahl y Vittoria Colizza y Pietro Panzarasa y Jose J. Ramasco (2008). "Prominencia y control: el efecto de club rico ponderado" . Cartas de revisión física . 101 (16): 168702. arXiv : 0804.0417 . Código Bibliográfico : 2008PhRvL.101p8702O . doi : 10.1103 / PhysRevLett.101.168702 . PMID 18999722 . S2CID 29349737 .  
  8. ^ "Operacionalización de la fuerza del lazo en las redes sociales" . 2009-02-06.
  9. ^ a b Zhang, Bin; Horvath, Steve (2005). "Un marco general para el análisis de redes de coexpresión de genes ponderados". Aplicaciones estadísticas en genética y biología molecular . 4 : Artículo 17 . doi : 10.2202 / 1544-6115.1128 . PMID 16646834 . S2CID 7756201 .  
  10. ^ a b Langfelder, Peter; Horvath, Steve (2008). "WGCNA: un paquete R para análisis de red de correlación ponderada" . BMC Bioinformática . 9 : 559. doi : 10.1186 / 1471-2105-9-559 . PMC 2631488 . PMID 19114008 .  
  11. ^ Newman, Mark EJ (2001). "Redes de colaboración científica: II. Caminos más cortos, redes ponderadas y centralidad" (PDF) . Revisión E física . 64 (1): 016132. arXiv : cond-mat / 0011144 . Código Bibliográfico : 2001PhRvE..64a6132N . doi : 10.1103 / PhysRevE.64.016132 . PMID 11461356 .  
  12. ^ Brandes, U (2008). "Sobre variantes de centralidad de intermediación de camino más corto y su cálculo genérico". Redes sociales . 30 (2): 136-145. CiteSeerX 10.1.1.72.9610 . doi : 10.1016 / j.socnet.2007.11.001 . 
  13. ^ Opsahl, T; Agneessens, F; Skvoretz, J (2010). "Centralidad de nodos en redes ponderadas: grado de generalización y caminos más cortos" . Redes sociales . 32 (3): 245-251 . Consultado el 17 de junio de 2021 .
  14. ^ Tore Opsahl ; Pietro Panzarasa (2009). "Agrupación en redes ponderadas" . Redes sociales . 31 (2): 155-163. CiteSeerX 10.1.1.180.9968 . doi : 10.1016 / j.socnet.2009.02.002 . 
  15. ^ Dong J, Horvath S (2007) "Comprensión de conceptos de red en módulos". BMC Systems Biology 2007, 1:24 de junio
  16. ^ Dong, junio; Horvath, Steve (2008). Miyano, Satoru (ed.). "Interpretación geométrica del análisis de redes de coexpresión de genes" . PLOS Biología Computacional . 4 (8): e1000117. Código Bib : 2008PLSCB ... 4E0117H . doi : 10.1371 / journal.pcbi.1000117 . PMC 2446438 . PMID 18704157 .  
  17. ^ "tnet» Software " . Tore Opsahl . Consultado el 17 de junio de 2021 .
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