Complexidade de padrões estatísticos em jogos online e no comportamento coletivo de peixes

Abstract

Resumo: A análise de sistemas complexos dispõe de ferramentas físicas, matemáticas e estatísticas para investigar fenômenos nos mais variados contextos. O atual trabalho emprega algumas dessas ferramentas no estudo de um sistema social (jogos online) e um biológico (cardumes de carpas prateadas). Objetivando construir um arcabouço teórico para o desenvolvimento de pesquisa de sistemas complexos, no capítulo 1, abordamos definições e conceitos da teoria de probabilidade. Após definir essas bases teóricas, no capítulo 2, investigamos a dinâmica de conclusão de tarefas no contexto de jogos online. Nessa direção, aproveitamos o dado de uma grande plataforma online, chamada Steam, para analisar características quantitativas dos jogos e da persistência dos seus jogadores. Sobretudo, o principal resultado foi a detecção de um decaimento exponencial médio ao considerar a proporção de jogadores em função do número de achievements. No capítulo 3, investigamos padrões na dinâmica de popularidade dos jogos. Para esse fim, utilizamos outro banco de dados disponibilizado pela Steam. Nessa investigação, detectamos cinco padrões de forma de popularidade, sendo que um deles, o padrão decrescente, representa a dinâmica de quase metade dos jogos. Além disso, comparamos os primeiros meses das séries de popularidade dos jogos às séries completas e encontramos que a grande maioria dos jogos tendem a manter seu padrão inicial de popularidade com o passar do tempo. No capítulo 4, analisamos a diferença no padrão de comportamento de carpas prateadas (Hypophthalmichthys molitrix ) sob uma estrutura de sombra e fora da sombra. Os dados empregados nessa pesquisa foram obtidos via experimentos conduzidos em lagoas artificiais na Columbia Environmental Research Center, em Columbia no Missouri, Estados Unidos. Dois resultados foram destacados. Primeiro, verificamos que a sombra encoraja a residência das carpas prateadas durante o dia. Segundo, fora da estrutura de sombra, as carpas exibem estados de maior polarização, movendo-se alinhadas umas com as outras, o que resulta em um comportamento típico de cardume.

Abstract: The analysis of complex systems include physical, mathematical and statistical tools to investigate phenomena in several contexts. The current work shows some of these main tools and applications in social (online games) and biological (schools of silver carp) systems. In order to build a theoretical framework for development of complex systems research, in Chapter 1, we discuss definitions and concepts of probability theory. After defining these theoretical foundations, in Chapter 2, we investigate the dynamics of task completion in the context of online games. In this direction, we take advantage of data from a large online platform, called Steam, to analyze quantitative characteristics of games and the performance of their players. Especially, the main result was the detection of an average exponential decay when considering the proportion of players as a function of the number of achievements. In Chapter 3, we investigate patterns in the dynamics of game popularity. To this end, we used another dataset provided by Steam. In this investigation, we detect five shape patterns of popularity, one of which, the decreasing pattern, represents the dynamics of almost half of the games. Additionally, we compared the first few months of the games' popularity series with the entire series and found that the vast majority of games tend to maintain their popularity pattern over time. In Chapter 4, we analyze differences in behavioral patterns of silver carp (Hypophthalmichthys molitrix ) under a shadow structure and outside the shadow. The data employed in this research were obtained through experiments conducted in artificial ponds at the Columbia Environmental Research Center, in Columbia, Missouri, United States. Two results were highlighted. First, we found that shade encourages the residence of silver carp during the day. Second, outside the shade structure, the carp exhibit higher polarization states, moving in alignment with each other, resulting in a typical schooling behavior.