Mining multi-layered networks - applications to the portuguese urban system and EU domains
O objetivo desta tese é enfatizar a importância de uma abordagem multicamada numa análise de redes, através da aplicação das métricas mais adequadas a dois casos práticos: uma análise territorial tendo por base um conjunto de variáveis que caracterizam o sistema urbano português e um estudo dos mais importantes e influentes países da União Europeia.Por um lado, apresentando as bases teóricas para uma análise de redes monocamadas e multicamadas, os investigadores desenvolvem uma sólida seleção de conceitos e medidas analíticas, tendo em conta a estrutura geral dos diferentes tipos de redes. Por outro lado, o enquadramento teórico é testado em duas redes multicamada reais, de modo a mostrar a validade e significância das medidas introduzidas, capazes de extrair informação importante e não-aleatória sobre tais fenómenos complexos.Os autores analisam os (atuais) 308 municípios portugueses em alguns dos aspetos económicos que caracterizam uma sociedade (trabalho e educação) e os atuais 28 países que compõem a União Europeia em importantes prioridades de políticas de integração europeia tais como o comércio internacional, o investimento direto estrangeiro e os fluxos migratórios e de remessas.Para ambos os cenários nacional e europeu, depois de uma análise individual a cada variável, o método mais adequado para detetar comunidades é implementado numa perspetiva multicamada. Tais resultados são seguidamente comparados com os inicialmente obtidos. A aplicação de redes multivariadas permite inferir padrões espaciais mais consistentes quando comparados com a estrutura geográfica obtida estudando cada camada de rede separadamente. Assim, o problema de investigação adjacente a esta dissertação contribui com um modelo de análise estruturado para identificar medidas analíticas apropriadas para espelhar as estruturas gerais do sistema urbano português e da União Europeia. ; The main purpose of this thesis is to emphasise the importance of a multi-layered approach to a network analysis, by applying the most appropriate metrics to two case studies: a territorial network analysis capturing several insights of the Portuguese society and a study identifying the most important and influential leading countries of the European Union.On the one hand, by giving the basis for monolayer and multilayer network analysis, the researchers develop a solid selection of the main concepts and analytical measures, bearing in mind the general structure of different types of networks. On the other hand, these frameworks are tested in two real multilayer networks, showing the validity and the meaningfulness of the introduced measures, as important and non-random information to mine complex phenomena.The researchers analyse all the 308 Portuguese municipalities in some economic features that describe a society (work and education) and the current EU-28 countries composition in important priorities of union policies such as commercial trade, foreign direct investment and migration and remittance flows.For both national and European schemes, after the analysis of each variable, where communities are detected individually, an adequate method is implemented to detect communities under the perspective of a multilayer network. Subsequently, the multilayer outcomes are compared with the monolayer ones. The application of a multi-layered network allows inferring spatial patterns in a way more consistent in comparison to the geographical structure deduced from each network layer taken separately. Thus, the research problem underlying this dissertation contributes to a structured analysis model to identify the appropriate analytical measures to derive the Portuguese urban system and the European Union global structures.
