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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Complex Networks (Übung)

Lehrveranstaltung 3233 L 516 im Sommersemester 2018

Dozent: Prof. Dr. Philipp Hövel [1]

Vorlesung: Mi 10:15-11:45 im EW 733 (Beginn: 25.4.2018)

Die Übung

Inhalte:

  1. Analytische Aufgaben
  2. Numerische Aufgaben
  3. Projektarbeit

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
  • Vorlesung "Complex Networks" [3]: LV-Nr. 3233 L 506, mittwochs, 12-14 Uhr (ab 18.4.), EW 733

Scheinkriterien

  • aktive Teilnahme an der Übung
  • 50% der Punkte der Übungsaufgaben
  • Projektarbeit

Übungsblätter

  • 1. Übungsblatt (Ausgabe: 25.4., Abgabe 9.5. in der Übung): blatt_01.pdf [4]
  • 2. Übungsblatt (Ausgabe: 2.5., Abgabe 16.5. in der Übung): blatt_02.pdf [5]
  • 3. Übungsblatt (Ausgabe: 9.5., Abgabe 23.5. in der Übung): blatt_03.pdf [6]
  • 4. Übungsblatt (Ausgabe: 16.5., Abgabe 30.5. in der Übung): blatt_04.pdf [7]
  • 5. Übungsblatt (Ausgabe: 23.5.,Abgabe 6.6. in der Übung): blatt_05.pdf [8]
  • 6. Übungsblatt (Ausgabe: 30.5., Abgabe 20.6. in der Pause der Begutachtung im EW 201): blatt_06.pdf [9]
  • Projektbeschreibung: projekte.pdf [10]
    Materialien: tubit-Cloud [11] (Passwort wird in der Übung bekanntgegeben)

Übungsmaterialien

Skript/e-Kreide
Datum
Thema
schwarz-weiß
farbig
25.4.
Brückenprobleme [12] und Matrizen
ueb_bw_01.pdf [13]
ueb_col_01.pdf [14]
2.5.
Katz [15], PageRank [16] und Co.
ueb_bw_02.pdf [17]
ueb_col_02.pdf [18]
9.5.
Computerei (networkX [19], graphtool [20], gephi [21], Code-Schnipsel: ueb03_final.py [22], ueb03_final.ipynb [23], Beispiel Kantenliste: example.edgelist [24])
ueb_bw_03.pdf [25]
ueb_col_03.pdf [26]
16.5.
Code-Schnipsel: ueb04_final.py [27], ueb04_final.ipynb [28]
ueb_bw_04.pdf [29]
ueb_col_04.pdf [30]
23.5.
Wahrscheinlichkeitserzeugende [31]
ueb_bw_05.pdf [32]
ueb_col_05.pdf [33]
30.5.
Satz von Pick [34] (Beweis [35]), Gitterbasen [36]
ueb_bw_06.pdf [37]
ueb_col_06.pdf [38]
ueb_col_06_black.pdf [39]
31.5.
Wigner-Kolloquium (EW 202, 16:15) [40]
Sven Banisch [41]: "Novel Models of Opinion Dynamics" [42]
6.6.
SFB 910 [43], tufte-LaTeX [44], Evaluationsbogen [45]
Auszug aus dem Habilitationsvortrag [46]
ueb_bw_07.pdf [47]
ueb_col_07.pdf [48]
ueb_col_07_black.pdf [49]
13.6.
Keine Vorlesung: Ersatztermin: 31.5. (s.o.)


20.6.
Begutachtung des SFB 910 [50]
10:00 - 12:00: Vorträge (EW 201)
ab 13:00: Posterpräsentation (Gallerie, 1. Stock, EW)
27.6.
Tierische soziale Netzwerke: Löwen [51], Waschbären [52], nochmal Waschbären [53] und ein Review [54]
ueb_bw_08.pdf [55]
ueb_col_08.pdf [56]
ueb_col_08_black.pdf [57]
4.7.
Identifizierbarkeit in sozialen Netzwerken, Dijkstra-Algorithmus [58]
ueb_bw_09.pdf [59]
ueb_col_09.pdf [60]
ueb_col_09_black.pdf [61]
11.7.
A*-Algorithmus [62], GLEAMviz [63]

Evaluationsergebisse [64]
ueb_bw_10.pdf [65]
ueb_col_10.pdf [66]
ueb_col_10_black.pdf [67]
18.7.
Projektpräsentationen





Sprechzeiten

Sprechzeiten
Name
Raum
Tel.
Sprechzeiten
Prof. Dr. Philipp Hövel [68]
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 [69]
    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) [70].
    Für Beispielprogamme aus dem Buch siehe: http://www.modelinginfectiousdiseases.org [71]

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 [72]

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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