Štruktúra siete jadro - periféria (core - periphery)

Tomáš Hrubý

Bakalářská práce

Core - Periphery Structure of Networks

Anotace:

Tato bakalářská práce se zaměřuje na detekci a analýzu struktury jádro-periferie (core-periphery) v komplexních sítích. Byla vyvinuta webová aplikace s využitím programovacího jazyka Python a frameworku FastAPI pro backend a React pro frontend. Aplikace implementuje několik pokročilých algoritmů pro detekci struktury jádro-periferie včetně Rombachova kontinuálního modelu, BE algoritmu a LowRankCore přístupu. Systém umožňuje nahrávání síťových dat v různých formátech a výpočet klíčových metrik identifikované struktury jádro-periferie (hustota jádra, izolace periferie, míra shody s ideálním vzorem). Kromě CP analýzy, aplikace poskytuje také výpočet centralit, detekci komunit pomocí Louvain metody a export dat ve formátech CSV a GDF pro další analýzu. Díky optimalizované architektuře backendu využívající asynchronní zpracování a souběžné provádění výpočetně náročných úloh, práce demonstruje, jak lze využít moderní webové technologie k vytvoření dostupných nástrojů pro komplexní analýzu sítí, poskytujíc výzkumníkům cenné poznatky o hierarchické organizaci sítí v různých doménách.

Abstract:

This bachelor's thesis focuses on the detection and analysis of the core-periphery structure in complex networks. A web application was developed using the Python programming language and the FastAPI framework for the backend and React for the frontend. The application implements several advanced algorithms for core-periphery structure detection, including Rombach's continuous model, the BE algorithm, and the LowRankCore approach. The system allows uploading network data in various formats and calculating key metrics of the identified core-periphery structure (core density, periphery isolation, match with the ideal pattern). In addition to CP analysis, the application also provides calculation of centrality measures, community detection using the Louvain method, and data export in CSV and GDF formats for further analysis. Thanks to the optimized backend architecture utilizing asynchronous processing and concurrent execution of computationally intensive tasks, the work demonstrates how modern web technologies can be used to create accessible tools for complex network analysis, providing researchers with valuable insights into the hierarchical organization of networks in various domains.

Klíčová slova

Jádro-periferie, analýza sítí, detekce komunit, FastAPI, React, vizualizace dat, Python

Keywords

Core-periphery, Network analysis, Community detection, FastAPI, React, Data visualization, Python

Jazyk práce: slovenština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 4. 6. 2025
• Vedoucí: Eliška Ochodková
• Oponent: Tomáš Anlauf

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bakalářský studijní program:
Informatika