SOCNET 2018 - Proceedings of the “Second International Workshop on Modeling, Analysis, and Management of Social Networks and Their Applications”

Modeling, analysis, control, and management of complex social networks represent an important area of interdisciplinary research in an advanced digitalized world. In the last decade social networks have produced significant online applications which are running on top of a modern Internet infrastructure and have been identified as major driver of the fast growing Internet traffic. The "Second International Workshop on Modeling, Analysis and Management of Social Networks and Their Applications" (SOCNET 2018) held at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Germany, on February 28, 2018, has covered related research issues of social networks in modern information society. The Proceedings of SOCNET 2018 highlight the topics of a tutorial on "Network Analysis in Python" complementing the workshop program, present an invited talk "From the Age of Emperors to the Age of Empathy", and summarize the contributions of eight reviewed papers. The covered topics ranged from theoretical oriented studies focusing on the structural inference of topic networks, the modeling of group dynamics, and the analysis of emergency response networks to the application areas of social networks such as social media used in organizations or social network applications and their impact on modern information society. The Proceedings of SOCNET 2018 may stimulate the readers' future research on monitoring, modeling, and analysis of social networks and encourage their development efforts regarding social network applications of the next generation.Die Modellierung, Analyse, Steuerung und das Management komplexer sozialer Netzwerke repräsentiert einen bedeutsamen Bereich interdisziplinärer Forschung in einer modernen digitalisierten Welt. Im letzten Jahrzehnt haben soziale Netzwerke wichtige Online Anwendungen hervorgebracht, die auf einer modernen Internet-Infrastruktur ablaufen und als eine Hauptquelle des rasant anwachsenden Internetverkehrs identifiziert wurden. Der zweite internationale Workshop "Modeling, Analysis and Management of Social Networks and Their Applications" (SOCNET 2018) wurde am 28. Februar 2018 an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg abgehalten und stellte Forschungsergebnisse zu sozialen Netzwerken in einer modernen Informationsgesellschaft vor. Die SOCNET 2018 Proceedings stellen die Themen eines Tutoriums "Network Analysis in Python" heraus, präsentieren einen eingeladenen Beitrag "From the Age of Emperors to the Age of Empathy" und fassen die Ergebnisse von acht begutachteten wissenschaftlichen Beiträgen zusammen. Die abgedeckten Themen reichen von theoretisch ausgerichteten Studien zur Strukturanalyse thematischer Netzwerke, der Modellierung von Gruppendynamik sowie der Netzwerkanalyse von Rettungseinsätzen bis zu den Anwendungsbereichen sozialer Netzwerke, z.B. der Nutzung sozialer Medien in Organisationen sowie der Wirkungsanalyse sozialer Netzwerkanwendungen in modernen Informationsgesellschaften. Die SOCNET 2018 Proceedings sollen die Leser zu neuen Forschungen im Bereich der Messung, Modellierung und Analyse sozialer Netzwerke anregen und sie zur Entwicklung neuer sozialer Netzwerkapplikationen der nächsten Generation auffordern

Towards efficient analysis of Markov automata

One of the most expressive formalisms to model concurrent systems is Markov automata. They serve as a semantics for many higher-level formalisms, such as generalised stochastic Petri nets and dynamic fault trees. Two of the most challenging problems for Markov automata to date are (i) the optimal time-bounded reachability probability and (ii) the optimal long-run average rewards. In this thesis, we aim at designing efficient sound techniques to analyse them. We approach the problem of time-bounded reachability from two different angles. First, we study the properties of the optimal solution and exploit this knowledge to construct an efficient algorithm that approximates the optimal values up to a guaranteed error bound. This algorithm is exhaustive, i. e. it computes values for each state of the Markov automaton. This may be a limitation for very large or even infinite Markov automata. To address this issue we design a second algorithm that approximates the optimal solution by only working with part of the total state-space. For the problem of long-run average rewards there exists a polynomial algorithm based on linear programming. Instead of chasing a better theoretical complexity bound we search for a practical solution based on an iterative approach. We design a value iteration algorithm that in our empirical evaluation turns out to scale several orders of magnitude better than the linear programming based approach.Markov-Automaten bilden einen der ausdrucksstärksten Formalismen um Nebenläufige Systeme zu modellieren. Sie werden benutzt um die Semantik vieler höherer Formalismen wie stochastischer Petri-Netze [Mar95, EHZ10] und Dynamic Fault Trees [DBB90] zu beschreiben. Die zwei herausfordernder Probleme im Bereich der Analyse großer Markov- Automaten sind (i) die zeitbeschränkten Erreichbarkeitwahrscheinlichkeit und (ii) optimale langfristige durchschnittliche Rewards. Diese Arbeit zielt auf das Design effizienter und korrekter Techniken um sie zu untersuchen. Das Problem der zeitbeschränkten Erreichbarkeitswahrscheinlichkeit gehen wir aus zwei verschiedenen Richtungen an: Zum einen studieren wir die Eigenschaften optimaler Lösungen und nutzen dieses Wissen um einen effizienten Approximationsalgorithmus zu bilden, der optimale Werte bis auf eine garantierte Fehlertoleranz berechnet. Dieser Algorithmus basiert darauf, Werte für jeden Zustand des Markov-Automaten zu berechnen. Dies kann die Anwendbarkeit für große oder gar unendliche Automaten einschränken. Um diese Problem zu lösen präsentieren wir einen zweiten Algorithmus, der die optimale Lösung approximiert, und dabei ausschließlich einen Teil des Zustandsraumes betrachtet. Für das Problem der optimalen langfristigen durchschnittlichen Rewards gibt es einen polynomiellen Algorithmus auf Basis linearer Programmierung. Anstelle eine bessere theoretische Komplexität anzustreben, konzentrieren wir uns darauf, eine praktische Lösung auf Basis eines iterativen Ansatzes zu finden. Wie entwickeln einen Werte-iterierenden Algorithmus der in unserer empirischen Evaluation um mehrere Größenordnungen besser als der auf linearer Programmierung basierende Ansatz skaliert