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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Complex Networks (Vorlesung)

Lehrveranstaltung 3233 L 506 im Sommersemester 2018

Dozent: Prof. Dr. Philipp Hövel [1]

Vorlesung: Mi 12:15-13:45 im EW 733 (Beginn: 18.4.2018)

Die Vorlesung

Inhalt:

  1. Einführung
  2. Netzwerkcharakteristika
  3. Netzwerktopologien und -modelle
  4. Grundlagen der Graphentheorie
  5. soziale Netzwerke
  6. Krankheitsausbreitung und -eindämmung

Zusätzlich und eingeflochten: Verschiedene Studien aus der aktuellen Forschung

Einpassung ins Studium:

Für Physik-Studierende (MSc): Dieser Kurs kann mit einem Kurs Theoretische Physik VI: Vertiefung zu einem physikalischen Wahlpflichtmodul (grundlagenorientierte Studienrichtung)kombiniert werden. Alternativ kann er als Wahlmodul (Containermodul Spezielle Themen der Theoretischen Physik) angerechnet werden.

Zusätzlich werden der Besuch folgender Veranstaltungen empfohlen:

  • Seminar "Complex Systems and Networks (Empirical Networks: Dynamics and Evolution)" [2]: LV-Nr. 3233 L 618 montags, 14-16 Uhr, EW731
  • Übung "Complex Networks" [3]: LV-Nr. 3233 L 516, mittwochs, 10-12 Uhr (ab 25.4.), EW 733

Scheinkriterien

  • aktive Teilnahme an der Vorlesung
  • bestandene Rücksprache am Ende der Vorlesung (Termin: 18.7.2018)
  • Eine Benotung des Scheins ist auf Wunsch möglich.
  • Der Besuch dieser Lehrveranstaltung entspricht 3 ECTS-Punkten.

Vorlesungsmitschrift

Skript/e-Kreide
Datum
Thema
schwarz-weiß
farbig
18.4.
Einführung (paper 1 [4]video [5], paper 2 [6])
lect_bw_01.pdf [7]
lect_col_01.pdf [8]
25.4.
Netzwerkeigenschaften I (Zentralitätsmaße [9])
lect_bw_02.pdf [10]
lect_col_02.pdf [11]
2.5.
Netzwerkeigenschaften II (paper (s. vor allem Appendix) [12])
lect_bw_03.pdf [13]
lect_col_03.pdf [14]
9.5.
Small world [15] und skalenfreie [16] Netwerke (4 degrees of separation [17])
lect_bw_04.pdf [18]
lect_col_04.pdf [19]
16.5.
Zufallsnetzwerke (Paul Erdős [20], Selbstvorstellung [21])
lect_bw_05.pdf [22]
lect_col_05.pdf [23]
23.5.
Eulersche Polyederformel [24], Graphentheorie [25] (Das Buch der Beweise [26])
lect_bw_06.pdf [27]
lect_col_06.pdf [28]
30.5.
Museumswächterfragen und ähnliche Probleme [29]
lect_bw_07.pdf [30]
lect_col_07.pdf [31]
lect_col_07_black.pdf [32]
31.5.
Wigner-Kolloquium (EW 202, 16:15) [33]
Sven Banisch [34]: "Novel Models of Opinion Dynamics" [35]
6.6.
Robustheit, Social networks [36] (Astro Alex [37]), Evaluationsbogen [38]
lect_bw_08.pdf [39]
lect_col_08.pdf [40]
lect_col_08_black.pdf [41]
13.6.
Keine Vorlesung: Ersatztermin: 31.5. (s.o.)


20.6.
Begutachtung des SFB 910 [42]
10:00 - 12:00: Vorträge (EW 201)
ab 13:00: Posterpräsentation (Gallerie, 1. Stock, EW)
27.6.
Mobilität [43], (video [44] -> "Follow the money!", Where's Goerge? [45])
lect_bw_09.pdf [46]
lect_col_09.pdf [47]
lect_col_09_black.pdf [48]
4.7.
Modularität [49] in sozialen Netzwerken [50] (Review über Community detection [51], Zachary Karate-Club [52])
lect_bw_10.pdf [53]
lect_col_10.pdf [54]
lect_col_10_black.pdf [55]
11.7.
Datenlage [56] und Detektion [57], Sentinels [58] (video [59])

Evaluationsergebnisse [60]
zusammenfassungen.pdf [61]

lect_bw_11.pdf [62]
lect_col_11.pdf [63]
lect_col_11_black.pdf [64]
18.7.
Rücksprachen
lect_bw_joined.pdf [65]
lect_col_joined.pdf [66]


Sprechzeiten

Sprechzeiten
Name
Raum
Tel.
Sprechzeiten
Prof. Dr. Philipp Hövel [67]
ER 238
314-27658
nach Vereinbarung

Literatur

Literatur zum Thema der Vorlesung:

  • Marc Newman, Networks: An introduction, Oxford University Press (2010)
  • Albert-László Barabási: Network Science [68]
    Cambridge University Press (2016)
  • Olaf Sporns: Networks of the Brain, MIT Press (2016)
  • Claudius Gros: Complex and Adaptive Dynamical Systems: A Primer, Springer (2010)
  • Niloy Ganguly: Dynamics On and Of Complex Networks: Applications to Biology, Computer Science, and the Social Sciences (Modeling and Simulation in Science, Engineering and Technology), Springer (2009)
  • Mark Newman: Networks: An Introduction, Oxford University Press (2010)
  • Sergey N. Dorogovtsev: Lectures on Complex Networks (Oxford Master Series in Physics, Computational, and Theoretical Physics), Oxford University Press (2010)
  • Guido Caldarelli: Scale-Free Networks: Complex Webs in Nature and Technology (Oxford Finance), Oxford University Press (2007)
  • Marco Thiel: Nonlinear Dynamics and Chaos: Advances and Perspectives (Understanding Complex Systems), Springer (2010)
  • Erik Mosekilde: Chaotic Synchronization: Applications to Living Systems (World Scientific Series on Nonlinear Science Series a), World Scientific (2002)
  • Christof Koch: Biophysics of Computation: Information Processing in Single Neurons, Oxford University Press (1999)
  • Matt J. Keeling und Pejman Rohani: Modeling Infectious Diseases in Humans and Animals, Princeton University Press (2007) [69].
    Für Beispielprogamme aus dem Buch siehe: http://www.modelinginfectiousdiseases.org [70]

Spezielle Literatur zur verschiedenen Themen:

Grundlagen:

  • Steven H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics Biology, Chemistry And Engineering (Studies in Nonlinearity), Westview Press (2000)
  • Ed Ott, Chaos in dynamical systems, Cambridge Univ. Press (2002)
  • John Argyris, Gunter Faust, Maria Haase, Rudolf Friedrich, Die Erforschung des Chaos, Springer (2010)
  • John Guckenheimer, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations of vector fields, Springer (1986)
  • Marc Newman, Networks: An introduction, Oxford University Press (2010)
  • Albert-László Barabási: Network Science [71]

Neuronale Systeme:

  • Eugene M. Izhikevich, Dynamical Systems in Neuroscience, MIT Press (2007)
  • Steven J. Schiff, Neural Control Engineering, MIT Press (2012)
  • Peter Dayan, Laurence F. Abbott, Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems (Computational Neuroscience), MIT Press (2005)

Weiterführende Literatur:

Mathematische Methoden:

  • Thomas Erneux, Applied Delay Differential Equations, Springer (2009)
  • Jack K. Hale and Sjoerd M. Verduyn Lunel, Introduction to functional differential equations, Springer (1993)
  • Richard Bellman, and Kenneth L Cooke, Differential-difference equations, New York-London: Academic Press. (1963)
  • A. Bellen and M. Zennaro and A. Bellen, Numerical Methods for Delay Differential Equations, Oxford Univ Pr (2003)

Stochastische Systeme:

  • Crispin W. Gardiner, Handbook of stochastic method, Springer (2004)
  • Nicolas G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry, North-Holland Publ. (2008)
  • Ruslan L. Stratonovich, Topics in the Theory of Random Noise, Vols. I and II, Gordon and Breach (1963)

Kontrolle:

  • Alexander L. Fradkov, Iliya V. Miroshnik, Vladimir O. Nikiforov, Nonlinear and adaptive control of complex systems, Kluwer (1999)
  • Alexander L. Fradkov, Cybernetical Physics: From Control of Chaos to Quantum Control, Springer, (2007)
  • Eckehard Schöll, Hans Georg Schuster, Handbook of chaos control (Second completely revised and enlarged edition) Wiley (2008)

Dynamische Systeme:

  • Fatihcan M. Atay, Complex Time-Delay Systems, Springer (2010)
  • Wolfram Just, Axel Pelster, Michael Schanz, Eckehard Schöll, Delayed Complex Systems: An Overview, Theme Issue of Phil. Trans. R. Soc. A 368, 303 (2010)
  • Lutz Schimansky-Geier, Bernold Fiedler, Jürgen Kurths, Eckehard Schöll, Analysis and control of complex nonlinear processes in physics, chemistry and biology, World Scientific (2007)
  • Aleksandr S. Mikhailov, Foundations of Synergetics I. Distributed Active Systems, Springer (1990)
  • James D. Murray, Mathematical Biology,Vol. 19 of Biomathematics Texts, Springer (1989)
  • Hermann Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer (2004)
  • Vladimir I. Arnol'd, Mathematical Methods of Classical Mechanics, Springer (1997)

Laser:

  • T. Erneux, P. Glorieux, Laser Dynamics, Cambridge Univ. Press (2010)
  • H. Haken. Laser light dynamics. North Holland (1985)

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