Using complex networks to analyze the Brazilian Chamber of Deputies Ana Caroline Medeiros Brito Dissertação de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Ciências de Computação e Matemática Computacional (PPG-CCMC) UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DE SÃO UNIVERSIDADE Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação Instituto Matemáticas de Ciências SERVIÇO DE PÓS-GRADUAÇÃO DO ICMC-USP Data de Depósito: Assinatura: ______________________ Ana Caroline Medeiros Brito Using complex networks to analyze the Brazilian Chamber of Deputies Master dissertation submitted to the Institute of Mathematics and Computer Sciences – ICMC-USP, in partial fulfillment of the requirements for the degree of the Master Program in Computer Science and Computational Mathematics. FINAL VERSION Concentration Area: Computer Science and Computational Mathematics Advisor: Prof. Dr. Diego Raphael Amancio USP – São Carlos October 2020 Ana Caroline Medeiros Brito Usando redes complexas para analisar a Câmara dos deputados brasileira Dissertação apresentada ao Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação – ICMC-USP, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestra em Ciências – Ciências de Computação e Matemática Computacional. VERSÃO REVISADA Área de Concentração: Ciências de Computação e Matemática Computacional Orientador: Prof. Dr. Diego Raphael Amancio USP – São Carlos Outubro de 2020 Aos meus pais, Edilene e Brito, que, apesar da distância, sempre se fizeram presentes. ACKNOWLEDGEMENTS Gostaria de agradecer aos meus pais, que sempre estiveram dispostos a me escutar e me guiar quando tudo parecia confuso. Vocês são minha base e minha fonte de inspiração para continuar buscando meus sonhos. Sou eternamente grata por tudo que fizeram por mim até hoje. Agradeço também ao meu orientador, professor Diego, por todos os ensinamentos e todas as oportunidades oferecidas. A Filipi Nascimento e ao professor Luciano Costa, que também me orientaram com cuidado durante esse mestrado. A Henrique Arruda, por ser sempre paciente comigo e tirar minhas dúvidas de iniciante. Aos demais colegas que conheci em minhas visitas ao IFSC, sempre atenciosos e bem humorados. Aos colegas do NILC, em especial, Ana Carolina, Edresson Casanova, Henrico Brum, João Paulo, Jorge Valverde, Laura Cruz, Márcio Lima, Marco Cabezudo, Rafael Anchieta, Rafael Mineiro, Raphael, Renata Ramish, Rogério Figueredo, Roney Lira, Sidney Leal e Xiana. Obrigada por terem me acolhido tão bem. Saudades das nossas conversas acompanhadas de bolos, pavês, churros e doces peruanos. Ir ao laboratório se tornou divertido. Aos amigos da graduação, que continuam me acompanhando mesmo agora que estamos trilhando caminhos distintos, Esther Bárbara, Fernanda Isabel, João Pedro Holanda, Karyd’ja Souza, Lucas Torres, Luís Claúdio, Luis Tertulino, Luísa Rocha, Raquel Oliveira, Pitágoras Alves, Priscila Bessa e Ronaldo Figueiredo. Aos meus amigos, Morena Gil, Luan Lêdo e Sofia Aravanis. Guardo muito carinho e amor por vocês desde o Ensino Médio. Apesar da distância, sempre que nos reencontramos é como se nada tivesse mudado. Ao meu primo e amigo, Elton Cardoso, por todas as conversas e todos os cafés que tornaram a quarentena mais suportável. Obrigada por ter revisado esse manuscrito, mesmo não sendo sobre sua área de pesquisa. Ao meu amigo e companheiro, Luan Martins. Sou muito grata por todo carinho e paciência que teve comigo até hoje. Sem dúvidas, você foi uma pessoa muito importante ao longo desses dois anos e sou feliz por ter compartilhado todos esses dias contigo. Finalmente, gostaria de agradecer ao ICMC. A toda equipe de profissionais incríveis e atenciosos, sempre prontos para atender bem os alunos. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001. “Há um tempo em que é preciso abandonar as roupas usadas, que já tem a forma do nosso corpo, e esquecer os nossos caminhos, que nos levam sempre aos mesmos lugares. É o tempo da travessia: e, se não ousarmos fazê-la, teremos ficado, para sempre, à margem de nós mesmos.” (Fernando Pessoa) RESUMO BRITO, A. C. M. Usando redes complexas para analisar a Câmara dos deputados brasi- leira. 2020. 69 p. Dissertação (Mestrado em Ciências – Ciências de Computação e Matemática Computacional) – Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação, Universidade de São Paulo, São Carlos – SP, 2020. Redes complexas são amplamente utilizadas para modelar indivíduos e suas interações sociais. Neste trabalho, utilizamos essa representação para investigar dados de votações de legisladores brasileiros na Câmara dos Deputados (1991 a 2019). Ao gerarmos redes de deputados como vértices conectados pela similaridade de seus comportamentos votando proposições, desejamos caracterizar o comportamento de entidades políticas: coesão de partidos políticos, coalizões e suas dinâmicas de formação e dissolução. Para esse fim, definimos um framework que consiste em procedimentos para a geração das redes de votação por ano e por janelas sobrepostas de três meses; remoção de arestas pouco significativas; identificação de comunidades; e definição das medidas de isolamento e fragmentação para caracterização de grupos. A análise das redes anuais possibilitou uma visão mais geral do cenário político brasileiro. As redes mais recentes parecem menos coesas do que as mais antigas, indicando que os deputados estão, em geral, concordando menos entre si. As comunidades identificadas tendem a corresponder às estruturas de coalizão entre partidos. Além disso, o número efetivo de comunidades revela que há poucos grupos em relação a ampla quantidade de partidos políticos existentes no sistema brasileiro. A caracterização dos partidos políticos com o uso das medidas topológicas revelou alguns fenômenos interessantes, como mudanças de coalizão associadas a mudanças de mandato. A análise detalhada dos meses antes, durante e depois do impeachment de Dilma Rousseff revelou que ela não tinha apoio da Câmara dos Deputados bem antes de deixar seu cargo. Palavras-chave: Redes complexas; Redes complexas sociais; Ciência política; partidos políticos brasileiros. ABSTRACT BRITO, A. C. M. Using complex networks to analyze the Brazilian Chamber of Deputies. 2020. 69 p. Dissertação (Mestrado em Ciências – Ciências de Computação e Matemática Computacional) – Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação, Universidade de São Paulo, São Carlos – SP, 2020. Complex networks are widely used to model individuals and their social interactions. In this research project, we use this representation to explore the voting data of Brazilian legislators of the Chamber of Deputies (from 1991 to 2019). When generating co-voting networks consisting of deputies as nodes connected by their similarity in their voting propositions behaviors, we aim to characterize political entities’ behavior: political parties’ cohesion, coalitions and their dynamics of emergence and dissolution. To this end, we defined a framework consisting of procedures in order to generate co-voting networks by year and, alternatively, by overlapping windows of three months; removal of less meaningful edges; communities identification; and the definition of isolation and fragmentation measures for groups characterization. The yearly networks analysis allows an overview of the Brazilian political scenario. For example, the most recent networks seem less cohesive than those in the early years, indicating that the deputies are overall in less agreement. The identified communities tend to represent the coalitions established among political parties. Furthermore, the effective number of communities reveals that there are few groups in comparison to the wide number of political parties in the Brazilian system. The characterization of these groups by using topological measures, revealed some interesting phenomenons, such as coalitions changes correlated with terms changes. The detailed analysis of the months before, during, and after the Rousseff’s impeachment revealed that she did not have support of the Chamber of Deputies months before she left office. Keywords: Complex networks; Social complex networks; Political science; Brazilian political parties. LIST OF FIGURES Figure 1 – Four network models are presented. The darker the color, the higher the vertex degree. ................................. 25 Figure 2 – Disparity filter example. In (a), there is the original weighted network. In (b), there is the ai j values calculated following the Equation 2.7. When a is set to 0.8, the dashed lines are edges removed................. 29 Figure 3 – Number of propositions by year. ....................... 36 Figure 4 – Radar map view of the Brazilian political parties. .............. 41 Figure 5 – Number of seats distributed among political parties in the Chamber of Deputies changing over the years........................ 52 Figure 6 – Average shortest path lengths over the years. The values ranges approximately between 2 and 5................................. 52 Figure 7 – Comparison between the modularity values of the communities and the political parties................................. 53 Figure 8 – NMI between communities and political parties................ 53 Figure 9 – Comparison between diversity and size of the communities and political parties partitions. ............................... 54 Figure 10 – Visualization of the co-voting networks evolving over time.......... 55 Figure 11 – Average shortest path length between a political party and all the others. The background color indicates