Comparing networks : methods and applications

The flexibility of network modelling and the subsequent growth of available networked data open the problem of devising effective methods for the comparison of networks. Plenty of methods have been designed to accomplish this task. Most of them only deal with undirected and unweighted networks, but it is crucial to find methods able to handle also directed and weighted networks, to properly exploit all the available information. In this work, we give three main contributions. Firstly, we review a collection of such methods, highlighting the criteria they are based on and their advantages and drawbacks, and we suggest a novel classification. Secondly, we test the methods on synthetic networks and we asses their usability and the meaningfulness of the results they provide. Finally, we apply the methods to three real-world datasets: the European Air Transportation networks, the FAO Trade Networks and the World Trade Networks. The comparison of economical networks reveals important characteristics and patterns in the international trade flows.

La flessibilità della modellistica tramite reti e la conseguente ampia disponibilità di dati pone il problema di sviluppare metodi efficaci per il confronto tra reti. Numerosi metodi sono stati proposti a questo scopo. La maggior parte di essi può essere utilizzata per confrontare solo reti non dirette e non pesate, ma è cruciale poter sviluppare metodi capaci di confrontare anche reti dirette e pesate, per sfruttare appieno tutte le informazioni disponibili. In questo lavoro, si forniscono tre contributi principali. Inizialmente, si esaminano una parte di tali metodi, mettendo in luce i criteri su cui si basano e i loro vantaggi e svantaggi, e si propone una nuova classificazione. In secondo luogo, si testano questi metodi su reti sintetiche e si valuta la loro utilizzabilità e la significatività dei risultati che forniscono. Infine, i metodi vengono utilizzati per l'analisi di dataset reali riguardanti la rete del trasporto aereo europeo e le reti di commercio mondiale di vari tipi di prodotti. Il confronto tra reti economiche rivela importanti caratteristiche e strutture nei flussi di commercio internazionale.