Ученые из Университета ИТМО создали компьютерную симуляцию, которая работает по принципу «сарафанного радио» и иллюстрирует распространение информации между абонентами мобильной сети. Модель воспроизводит траектории звонков и вычисляет, была по ним передана новость или нет. Все выводы программа делает, исходя из открытых данных о телефонных переговорах, которых, по мнению ученых, не хватит для того, чтобы довести разработку до практического применения. Материал для дальнейших исследований могут предоставить только операторы связи. Работа опубликована в журнале Journal of Computational Science.

Распространение информации в обычном режим...

Распространение информации в обычном режиме (Университет ИТМО)

Даже в крупных городах абоненты часто испытывают трудности со связью: то в трубке появляются помехи, то сеть внезапно пропадает, и звонок прерывается. В обычной жизни эти проблемы не являются фатальными. Другое дело, когда надо срочно оповестить близких о надвигающейся угрозе или сообщить им, что все в порядке. Если случается серьезное происшествие, люди, как правило, начинают звонить и принимать звонки в ЧП-режиме. Из-за резкой перегрузки соседние сотовые вышки могут выйти из строя.

Сотрудники Института наукоемких компьютерных технологий (НИИ НКТ) Университета ИТМО предложили инструмент, который может подсказать, как распределить нагрузку на сеть во время экстренных ситуаций и помочь спланировать работу вышек при проведении массовых мероприятий.

Компьютерная симуляция, созданная учеными, работает по принципу «сарафанного радио» и наглядно показывает, как мобильные абоненты передают друг другу информацию, совершая звонки. Модель включает в себя три уровня, или слоя, каждый из которых вносит свой вклад в распространение новости. Это сеть контактов, сеть звонков между абонентами и непосредственно пути распространения информации.

Схема устройства модели (Университет ИТМО)

Схема устройства модели (Университет ИТМО)

Сеть контактов состоит из агентов — виртуальных людей, которые пользуются мобильным телефоном и имеют определенное число номеров в телефонной книге. С некоторыми контактами, например, с семьей и близкими, они устанавливают сильные связи, с остальными — слабые. Каждый агент может звонить часто или редко, говорить долго или быстро в зависимости от заданных для него телефонных привычек. Из этих особенностей, в свою очередь, формируется общая сеть звонков, по которой циркулирует информация.

По активности и соотношению сильных и слабых связей ученые условно разделили абонентов на обычных людей, занятых и организаторов. Последние, к примеру, часто звонят как обычным, так и занятым людям, но разговоры между ними короткие, а обычные люди (их 94%) звонят реже, говорят дольше, чаще набирают людей из ближнего круга.

Оповещение агентов (абонентов мобильной сети) в...

Оповещение агентов (абонентов мобильной сети) в экстренном режиме (Университет ИТМО)

Скорость оповещения контактов в основном зависит от характера сообщения (обычное или экстренное), которое ученые «вбрасывают» нескольким агентам, а также от типа ньюсмейкеров. Если новость сперва сообщили организаторам, она разлетится быстрее.

Оповещение агентов в экстренном режиме (Ун...

Оповещение агентов в экстренном режиме (Университет ИТМО)

Будет ли передана информация во время звонка, решает математика. «В нашей модели, как и в реальности, абонент способен забыть новость после разговора, если она для него не важна или не актуальна. Цепь может оборваться и тогда, когда человек звонит дальнему знакомому, которого сообщение не интересует. Мы учли это и на основе многих параметров создали формулу, определяющую вероятность передачи информации между агентами», — говорит Александр Вишератин, инженер НИИ НКТ Университета ИТМО.

Реализованные слои вносят основной вклад в распространение новостей. Тем не менее, по задумке ученых, в модели не хватает еще двух уровней, которые бы учли влияние сотовых вышек и телефонов и позволили использовать ее на практике. Единственной преградой к доработке модели исследователи считают отсутствие у них обширных реальных данных о звонках.

«Сейчас мы использовали лишь то, что можно собрать в интернете — данные о телефонных переговорах нескольких десятков человек, а также результаты проведенного нами опроса. Этого хватило для создания базовой модели, но не для решения прикладных задач, — поясняет Александр Вишератин. — Чтобы двигаться дальше, нам нужно настроить модель на данных сотен тысяч абонентов. Сюда входят сведения о покрытии вышек связи, о том, сколько абонентов к ним подключено, когда вызов переключается с вышки на вышку, по каким причинам люди теряют сеть (вышли из зоны доступа, разрядился телефон, кончились деньги на счету). Этой информации уже нет в открытом доступе, и только мобильные операторы способны ее анонимизировать и предоставить нам. Но ни с кем из них мы пока не смогли договориться».

Статья:

Alexander A. Visheratin, Tamara B. Trofimenko, Ksenia D. Mukhina, Denis Nasonov, Alexander V. Boukhanovsky (2017), A multi-layer model for diffusion of urgent information in mobile networks, Journal of Computational Science, http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.jocs.2017.02.002

Пресс-служба Университета ИТМО