Análisis de modelos de epidemias en redes complejas y propuesta de estrategias de aislamiento de nodos para reducir la propagación de virus
Autores: Rodríguez Lucatero, Carlos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de modelos de epidemias en redes complejas y propuesta de estrategias de aislamiento de nodos para reducir la propagación de virus
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Modelos
Propagación de virus
Redes
Tipo SIS
Simulaciones
Topología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Muchos modelos de propagación de virus en redes informáticas, inspirados en modelos matemáticos de propagación de enfermedades epidémicas que se pueden encontrar en el campo de la epidemiología (, etc.), han sido propuestos en las últimas dos décadas. El propósito de estos modelos ha sido determinar las condiciones bajo las cuales un virus se extingue rápidamente en una red. Los modelos más comunes de propagación de virus en redes son modelos de tipo SIS o sus variantes. En tales modelos, se han calculado las condiciones que conducen a una extinción rápida de la propagación de un virus informático y se ha observado su dependencia de algunos parámetros inherentes al modelo matemático. En este artículo, intentaremos analizar un modelo de tipo SIS particular propuesto en el pasado por Chakrabarti, así como una variación de tipo SIRS de este modelo propuesta en el pasado por mí. Mostraré a través de simulaciones la influencia que la topología de una red tiene en la dinámica de la propagación de un virus en diferentes tipos de redes. En el pasado reciente, ha habido artículos interesantes que demuestran la relación entre el valor propio de la matriz de adyacencia y la reducción en la propagación de un virus en una red. A partir de esto, se han propuesto estrategias de minimización del radio espectral mediante la supresión de bordes. Este problema es NP-completo en su caso general y por esta razón se han propuesto algoritmos heurísticos. En este artículo, realizaré simulaciones de un modelo de tipo SIS en topologías con el mismo número de nodos pero con estructuras diferentes para comparar su comportamiento epidémico. Las simulaciones mostrarán que las topologías regulares con grados de nodo pequeños, es decir, de grado 4, como es el caso de la topología que llamo Lattice4, tienen un comportamiento favorable en términos de la propiedad de extinción rápida, con respecto a otras topologías más densas y menos regulares como las topologías binomiales y las topologías de ley de potencia. Basándome en los resultados de las simulaciones, mi contribución consistirá en proponer, como estrategia de aislamiento de nodos, una transformación de la topología original en una topología aproximadamente regular mediante la eliminación de bordes. Aunque dicha topología transformada no es óptima en términos de reducir la propagación de un virus, induce la extinción rápida del virus en la red.
Descripción
Muchos modelos de propagación de virus en redes informáticas, inspirados en modelos matemáticos de propagación de enfermedades epidémicas que se pueden encontrar en el campo de la epidemiología (, etc.), han sido propuestos en las últimas dos décadas. El propósito de estos modelos ha sido determinar las condiciones bajo las cuales un virus se extingue rápidamente en una red. Los modelos más comunes de propagación de virus en redes son modelos de tipo SIS o sus variantes. En tales modelos, se han calculado las condiciones que conducen a una extinción rápida de la propagación de un virus informático y se ha observado su dependencia de algunos parámetros inherentes al modelo matemático. En este artículo, intentaremos analizar un modelo de tipo SIS particular propuesto en el pasado por Chakrabarti, así como una variación de tipo SIRS de este modelo propuesta en el pasado por mí. Mostraré a través de simulaciones la influencia que la topología de una red tiene en la dinámica de la propagación de un virus en diferentes tipos de redes. En el pasado reciente, ha habido artículos interesantes que demuestran la relación entre el valor propio de la matriz de adyacencia y la reducción en la propagación de un virus en una red. A partir de esto, se han propuesto estrategias de minimización del radio espectral mediante la supresión de bordes. Este problema es NP-completo en su caso general y por esta razón se han propuesto algoritmos heurísticos. En este artículo, realizaré simulaciones de un modelo de tipo SIS en topologías con el mismo número de nodos pero con estructuras diferentes para comparar su comportamiento epidémico. Las simulaciones mostrarán que las topologías regulares con grados de nodo pequeños, es decir, de grado 4, como es el caso de la topología que llamo Lattice4, tienen un comportamiento favorable en términos de la propiedad de extinción rápida, con respecto a otras topologías más densas y menos regulares como las topologías binomiales y las topologías de ley de potencia. Basándome en los resultados de las simulaciones, mi contribución consistirá en proponer, como estrategia de aislamiento de nodos, una transformación de la topología original en una topología aproximadamente regular mediante la eliminación de bordes. Aunque dicha topología transformada no es óptima en términos de reducir la propagación de un virus, induce la extinción rápida del virus en la red.