Wiemy, dlaczego sieci są stabilne. Na rozwiązanie tej zagadki czekaliśmy 50 lat

Zarówno sieci związane z biologią, jak i technologiami okazują się zaskakująco powiązane. Naukowcy od dawna próbowali je zrozumieć, a dzięki nowym ustaleniom najprawdopodobniej rozwiązali zagadkę liczącą aż pół wieku.
Wiemy, dlaczego sieci są stabilne. Na rozwiązanie tej zagadki czekaliśmy 50 lat

Jedną z niewiadomych kwestii było to, dlaczego różnego rodzaju sieci mogą utrzymywać swoją niesamowitą stabilność. Wystarczy przytoczyć przykład sieci spotykanych w świecie rzeczywistym, które często zawierają kombinację przeciętnych, zwykle słabo połączonych węzłów z tymi, które mają o wiele więcej połączeń. Takie węzły mogą być 10, 100 lub nawet 1000 razy bardziej połączone niż zazwyczaj.

Czytaj też: Obsługa komputera językiem jest możliwa. Nowy gadżet zamieni Twoje usta w mysz komputerową

Szczegółowe ustalenia w tej sprawie były tematem przewodnim publikacji, która ukazała się na łamach Nature Physics. Stoją za nimi naukowcy z Uniwersytetu Bar-Ilan w Izraelu. To właśnie za ich sprawą okazało się, iż Robert May miał w swoich obliczeniach pewien brakujący element. Ale zaraz, kim był Robert May? Ten australijski naukowiec zapisał się w historii badaniami ze zróżnicowanych dziedzin, takich jak epidemiologia czy biomatematyka. W 1972 roku wykazał matematycznie, że wzrost bioróżnorodności powoduje obniżenie stabilności ekologicznej. 

W praktyce oznaczało to, iż zbyt rozległy ekosystem może mieć problemy z utrzymaniem stabilnej funkcjonalności po osiągnięciu pewnego poziomu bioróżnorodności. W takich okolicznościach może dojść do jego załamania nawet na skutek stosunkowo niewielkich zmian.

Próby zrozumienia tego, jak funkcjonują sieci podjął się w latach 70. ubiegłego wieku Robert May

Kilkadziesiąt lat później do akcji wkroczyli naukowcy z Izraela. Ich zdaniem brakującym elementem układanki z lat 70. ubiegłego wieku było to, że wzorce interakcji w sieciach społecznych, biologicznych i technologicznych są wysoce nielosowe. Sieci losowe mają tendencję do jednorodności, natomiast węzły w tych sieciach są zazwyczaj podobne.

Ta ekstremalna heterogeniczność może być widoczna w prawie wszystkich sieciach wokół nas, od sieci genetycznych, po sieci społeczne i technologiczne. Aby uzyskać lepszy kontekst sytuacji, warto przytoczyć przykład znajomego na Twitterze, który ma 10 000 obserwujących, czyli tysiąc razy więcej niż średnia. W kategoriach codziennych, jeśli przeciętna osoba ma mniej więcej dwa metry wzrostu, takie tysiąckrotne odchylenie byłoby równoznaczne ze spotkaniem osobnika o wzroście dwóch kilometrów, co jest oczywiście niemożliwe. Ale to właśnie obserwujemy na co dzień w kontekście sieci społecznych, biologicznych i technologicznych.  wyjaśnia główny autor badań, Baruch Barzel

Czytaj też: Projektują ultrastabilne materiały. Dzięki nowej metodzie powstało ich aż 10 tysięcy

Idąc dalej tym tropem, duże i heterogeniczne złożone sieci zazwyczaj nie tylko mogą, ale wręcz muszą być stabilne. Dzięki zrozumieniu, dlaczego tak się dzieje, można byłoby stworzyć nowe wytyczne przydatne w projektowaniu stabilnych sieci infrastrukturalnych.