Ανάλυση και βελτιστοποίηση συστημάτων blockchain με χρήση τοπολογικής ανάλυσης δεδομένων (TDA)
Loading...
Date
2026-07-11
Authors
Σαμουηλίδης, Γιώργος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα εργασία εξετάζει τη δυνατότητα αξιοποίησης της τοπολογικής ανάλυσης δεδομένων (TDA) για την ανάλυση και τη βελτιστοποίηση συστημάτων blockchain, αντιμετωπίζοντας τα δίκτυα συναλλαγών ως δυναμικές δομές με εσωτερική οργάνωση και όχι απλώς ως σύνολα εγγραφών ή γράφους μεγάλου όγκου. Βασική παραδοχή της μελέτης είναι ότι οι κλασικές στατιστικές μέθοδοι και οι μετρικές της θεωρίας γράφων, αν και χρήσιμες, συχνά δεν επαρκούν για την αποτύπωση βαθύτερων δομικών ιδιοτήτων των blockchain δικτύων, ιδιαίτερα όταν αυτά χαρακτηρίζονται από χρονική μεταβλητότητα, ετερογένεια, θόρυβο και τοπικές ανωμαλίες. Αντίθετα, η TDA προσφέρει ένα διαφορετικό πλαίσιο ανάλυσης, το οποίο επιτρέπει τη μελέτη της μορφής των δεδομένων μέσω χαρακτηριστικών όπως οι συνδεδεμένες συνιστώσες, οι βρόχοι και οι επίμονες δομές σε διαφορετικές κλίμακες.
Αρχικά παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της τεχνολογίας blockchain, οι μορφές οργάνωσής της, ο τρόπος λειτουργίας του αποκεντρωμένου καθολικού και τα κύρια χαρακτηριστικά ασφάλειας, διαφάνειας και ακεραιότητας που τη συνοδεύουν. Παράλληλα, αναπτύσσεται το θεωρητικό υπόβαθρο της TDA, με έμφαση στα απλοϊκά συμπλέγματα, τη διήθηση, την επίμονη ομολογία, τους αριθμούς Betti, τα διαγράμματα επιμονής και τις αναπαραστάσεις persistence landscapes και signatures, οι οποίες επιτρέπουν τη μετατροπή τοπολογικών περιγραφών σε χαρακτηριστικά κατάλληλα για στατιστική ανάλυση και μοντέλα πρόβλεψης.
Η αναλυτική προσέγγιση της εργασίας βασίζεται στη συλλογή και προεπεξεργασία δεδομένων blockchain, στη μοντελοποίηση τους ως γράφων συναλλαγών και στη μετατροπή τους σε κατάλληλες τοπολογικές αναπαραστάσεις, πάνω στις οποίες υπολογίζονται δείκτες όπως οι ακολουθίες Betti, τα παράγωγα τοπολογικά χαρακτηριστικά και οι μετασχηματισμένες μορφές επιμονής. Τα τοπολογικά χαρακτηριστικά ενσωματώνονται επίσης σε στατιστικά και υπολογιστικά μοντέλα, ενισχύοντας τη δυνατότητα πρόβλεψης και ερμηνείας της συμπεριφοράς των δικτύων.
Η μελέτη ολοκληρώνεται με εφαρμογές σε πραγματικά δίκτυα blockchain, με έμφαση στα οικοσυστήματα Ethereum και Ripple. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η τοπολογική πληροφορία μπορεί να λειτουργήσει συμπληρωματικά προς τις κλασικές μετρικές, προσφέροντας ουσιαστικότερο τρόπο κατανόησης της δομής των δικτύων και των μεταβολών τους. Έτσι, η TDA αναδεικνύεται ως χρήσιμο και επιστημονικά τεκμηριωμένο εργαλείο για την ανάλυση και τη βελτίωση πολύπλοκων κατανεμημένων συστημάτων.
Λέξεις-κλειδιά: Blockchain, Τοπολογική Ανάλυση Δεδομένων, επίμονη ομολογία, αριθμοί Betti, γράφοι συναλλαγών, ανίχνευση ανωμαλιών.
Description
Keywords
Τοπολογική ανάλυση δεδομένων, Επίμονη ομολογία, Αριθμοί Betti, Γράφοι συναλλαγών