네트워크 분석 : 소셜 미디어에서 신경망까지

필립포멘처,산토포르투나토,칼리튼데이비스

저자:필립포멘처
블루밍턴에있는인디애나대학교의정보학,컴퓨팅교수다.ACM의저명한과학자이자인디애나대학교네트워크과학연구소(IUNI,IndianaUniversityNetworkScienceInstitute)의이사다.주요저널인「NetworkScience」,「EPJDataScience」,「PeerJComputerScience」의편집자를맡고있다.주요연구분야는네트워크과학,전산사회과학,웹과학이며,소셜미디어조작에대응하는데중점을두고있다.잘못된정보의확산에대한그의업적이전세계뉴스에보도됐다.

저자:산토포르투나토
네트워크과학연구소(IUNI)의이사이자인디애나대학교의정보학교수다.최근네트워크과학,특히네트워크커뮤니티발견,컴퓨터사회과학및'과학의발전에관한과학(scienceofscience)'연구에집중하고있다.사회학물리분야의중요한공로로2011년독일물리학회의사회물리학과경제물리학분야젊은과학자상을받았으며,IC2S2(InternationalConferenceonComputationalSocialScience)의창립의장이다.

저자:칼리튼데이비스
인디애나대학교에서수학학사,석사를마치고정보학박사학위를취득했다.소셜미디어분석을위한빅데이터플랫폼,온라인남용방지를위한머신러닝알고리듬,클라우드소싱플랫폼의설계및사회운동에서소셜미디어의역할이그의연구분야다.소셜봇탐지에관한그의업적이전세계주요뉴스매체에소개됐다.Botometer,KinseyReporter,ObservatoryonSocialMedia를포함한그의웹프로그램들은매주사용자수천명의수백만건의쿼리에응답한다.네트워크과학과정을위한고급교육자료개발의공로로2017년'InformaticsAssociateInstructorAward'에서수상했다.

역자:손승우
한양대학교응용물리학과교수.포항공과대학교(POSTECH)물리학과를졸업하고,KAIST에서물리학으로석사와박사학위를받았다.캐나다캘거리대학교에서박사후연구원과정을마치고,현재는한양대학교에리카캠퍼스응용물리학과교수로재직중이다.2016년한국물리학회에서통계물리학발전에이바지한연구자에게수여하는용봉상을수상했다.집단거동,동기화와관련된복잡계를연구하고,데이터분석을바탕으로도시내인구및시설분포,전력망안정성등을연구한다.APCTP과학문화위원장,한국물리학회대중화위원,한국복잡계학회운영이사로활동하고있다.

역자:엄영호
카이스트(KAIST)물리학과에서학사·석사·박사학위를받았다.복잡계와네트워크과학의근본현상을비롯해도시복잡계,과학에대한과학(scienceofscience),소셜네트워크에관련된문제들을연구하고있다.영국스트라스클라이드대학교수학및통계학과에서교수로근무했으며,현재서울시립대학교물리학과에서교수로재직중이다.한국물리학회와한국복잡계학회회원으로활동하고있다.

역자:이상훈
카이스트(KAIST)물리학과를졸업하고,동대학에서통계물리학관점으로바라본네트워크과학에대한연구들로물리학박사학위를받았다.학부연구생시절부터자연계와사회의상호작용양상에대한네트워크과학연구를해오고있으며,특히최근에는군집(community)구조와같은네트워크의중간크기성질과그것의머신러닝에많이쓰이는인공신경망(artificialneuralnetwork)으로의응용가능성에대한연구를수행중이다.현재진주에있는경상국립대학교교수로근무하며네트워크과학,사회물리학과목등을가르치고있다.

역자:이은
이화여자대학교정보통신학과를졸업하고,성균관대학교에서복잡계및네트워크과학으로박사학위를받았다.소셜네트워크와그안에서의집단적의견형성및인지편향에관한연구를수행해왔고,특별히불균등하게분포된자원,특성,네트워크의구조가사회에미치는영향에큰관심을갖고있다.현재콜로라도대학교볼더캠퍼스에서박사후연구원으로근무하며,학벌이학자의진로선택에미치는영향을연구하고있다.


역자:김희태
고려대학교유전공학과를졸업하고,성균관대학교에너지과학과에서네트워크과학으로박사학위를받았다.전력망을복잡계네트워크적인관점으로분석하는연구를수행해왔으며,특히동기화안정성과지속가능성을중심으로분석한다.아시아태평양이론물리센터에서박사후연구원을마치고칠레UniversidaddeTalca와UniversidaddelDesarrollo를거쳐현재한국에너지공과대학교에너지공학부교수로재직중이다.

역자:이미진
성균관대학교물리학과에서물리학으로학사·박사학위를받았다.네트워크과학과데이터를활용해복잡계를이해하는연구에관심이많다.전염병확산,시설배치등우리주변에서일어나는현상을관찰하고분석하는것이주된관심사다.인하대학교박사후연구원을거쳐현재한양대학교ERICA캠퍼스응용물리학과교수로재직중이다.

0장.서론

0.1소셜네트워크
0.2커뮤니케이션네트워크
0.3웹과위키백과
0.4인터넷
0.5교통네트워크
0.6생물학적네트워크
0.7요약
0.8더읽을거리


1장.네트워크구성요소

1.1기본정의
1.2프로그램코드에서네트워크다루기
1.3조밀도와성김도
1.4서브네트워크
1.5연결선수
1.6방향성네트워크
1.7가중치네트워크
1.8다중계층네트워크와시간적으로변하는네트워크
1.9네트워크표현법
1.10네트워크그리기
1.11요약
1.12더읽을거리


2장.좁은세상

2.1노드간의유사성
2.2경로와거리
2.3연결상태와덩어리
2.4트리
2.5최단경로찾기
2.6사회적거리
2.7여섯단계분리
2.8친구의친구
2.9요약
2.10더읽을거리


3장.허브

3.1중심성측도(중심도)
3.2중심도분포
3.3친구역설
3.4극단적인좁은세상
3.5견고성
3.6코어분해
3.7요약
3.8더읽을거리


4장.방향성과가중치

4.1방향성네트워크.
4.2웹
4.3페이지랭크
4.4가중치네트워크
4.5정보와잘못된정보
4.6공동발생네트워크
4.7가중치의불균일도
4.8요약
4.9더읽을거리


5장.네트워크모델

5.1무작위네트워크
5.2좁은세상
5.3구조모델
5.4선호적연결
5.5기타선호적연결모델
5.6요약.
5.7더읽을거리


6장.커뮤니티

6.1기본정의
6.2연관된문제들
6.3커뮤니티찾기
6.4방법평가
6.5요약
6.6더읽을거리


7장.동역학

7.1아이디어,정보,영향력
7.2전염병확산
7.3의견동역학
7.4탐색
7.5요약
7.6더읽을거리


부록A.파이썬튜토리얼

A.1주피터노트북
A.2조건문
A.3리스트
A.4반복문
A.5튜플
A.6딕셔너리
A.7데이터유형결합


부록B.넷로고모델

B.1페이지랭크
B.2거대덩어리
B.3좁은세상
B.4선호적연결
B.5네트워크상의바이러스
B.6언어변경

◈이책의대상독자◈

기술분야가아닌대학원입문과정에도유용할수있지만주로학부수준의모든학생을대상으로한다.데이터과학,정보학,비지니스,컴퓨터과학,공학,정보과학,생물학,물리학,통계,사회과학프로그램의학생들은이책에서도움을받을수있다.네트워크과학을더깊이연구하고싶을만큼학생들에게충분히자극될것이다.

◈이책의구성◈

친숙한소셜네트워크에대해이야기한다.'좁은세상성질'(짧은경로)과뭉침(clustering)(삼각형과이행성(transitivity)같은개념을도입할수있다.케빈베이컨(KevinBacon)게임과같은재미있는학습활동을통해이런주제를설명한다.그런다음친구관계의역설(FriendshipParadox)을이용해허브의역할을탐구하고네트워크의견고성에대해논의한다.다음으로방향성네트워크와가중치네트워크를각각소개한다.웹,위키백과,참고문헌인용,트래픽,트위터를이용해방향과가중치의역할을설명한다.마지막세장에서는네트워크생성모델,커뮤니티찾기방법,네트워크위에서발생하는동역학적프로세스와같은고급주제를다룬다.
각장에서어려운주제와수학적표현은피하고네트워크의핵심적인점을이해하는데필요한기본개념에초점을맞춘다.약간의수학이도움이될때는글상자로추가한다.이러한다소기술적인내용은건너뛰더라도기본적으로주제를이해하는데는문제가없다.하지만이추가내용을따라올수있는학생들은자료를더깊이이해할수있을것이다.각장에는프로그래밍튜토리얼과연습문제가포함돼있어독자가네트워크생성과분석을위한실습활동을통해지식을적용하고테스트할수있다.이튜토리얼은책전체에걸쳐개념을설명하는데사용되는실제네트워크의예에서이뤄진다.

튜토리얼은가장대중적인스크립트프로그래밍언어인파이썬으로돼있다.파이썬프로그래밍의기본개념을리뷰하는입문서는'부록A'에포함돼있다.모든튜토리얼은온라인에서Ipython노트북으로사용할수있다.
물론네트워크프로그래밍을위한igraph,SNAP,graph-tool과같은라이브러리도있다.이책에서선택한NetworkX는순수하게파이썬으로작성돼파이썬에익숙한학생이쉽게디버깅을할수있다.C언어로작성됐지만파이썬인터페이스로돼있는많은대안도있다.이는더효율적이긴하나디버깅이더어렵다.
마지막으로일부장에서는대화형모델을활용해거대구성요소(giantcomponents),좁은세상현상(smallworld),페이지랭크(PageRank),선호적연결(preferentialattachment),전염병전파(epidemicspreading)와같은네트워크현상을보여준다.이러한모델은인기있는시뮬레이션플랫폼인NetLogo로실행된다.NetLogo튜토리얼과몇몇중요한모델이'부록B'에실려있다.

○작가의말
네트워크는우리생활의모든상황에존재한다.친구네트워크,통신및교통네트워크,웹은모두우리가외부에서경험하는예이고,뇌의뉴런과몸안의단백질은지능과생존을결정하는네트워크를만든다.이책은독자가네트워크과학에쉽게접근할수있도록하며최신의내용을담았다.경영에서마케팅,생물학에서공학,신경과학에서사회과학에이르기까지광범위한직업분야에필요한네트워크과학의기초를소개한다.학생들은관심분야에서네트워크를사용하기위한코드를작성하는능력과실용적인중요한기술을개발할수있을것이다.심지어파이썬으로프로그래밍을배우는동안에도마찬가지다.폭넓은지침서와숙제는많은실습훈련을제공한다.온라인에있는더긴프로그래밍지침서로학생들의프로그래밍기술은더욱향상될것이다.이책의직관적이고직접적인접근방식은수학이나컴퓨터프로그램배경지식이부족하지만네트워크과학의기본과응용을배우고자하는첫과정으로이상적이다.