Kiderült miért ‘kicsi a világ’

A Leicester és a KU Leuven Egyetem kutatásában azt vizsgálták meg, hogy a kis világok hogyan jönnek létre bármilyen hálózatban, egészen a neurálistól a társadalmi hálózatokig. Az elnevezés Stanley Milgram kisvilág-kísérletéből származik, ami azt vizsgálta, legkevesebb hány személyes ismeretségi kapcsolaton keresztül lehet eljutni egy embertől egy másikig, vagyis mekkora az ismeretségi kapcsolatokat leíró szociális hálóban az átlagos távolság, ez vezetett a “Hat lépés távolság” elmélethez.

Rengeteg rendszernek összetett a felépítése, aminek különös jellemzői a kis világok. Ezek a világok megjelennek a társadalomtól kezdve az ökológián át a fehérjék rendszeréig bárhol és még az emberek által készített rendszerekben is, mint például a világháló vagy éppen Boston metróhálózata.

A kutatók azt tűzték ki célul, hogy meghatározzák, ezen struktúrák megjelenése a véletlen műve csupán, vagy egy mögöttes mechanizmus hajtja előre.

Az új tanulmány szerint ezeket a lenyűgöző struktúrákat a hálózatok diffúziója teremti és tartja fenn, mint például a forgalom vagy az információ átadás a hálózatban. Ezzel a a kutatók képesek lehetnek megmagyarázni hogy a kis világ topológiailag különleges mégis gyakori struktúrái hogyan lehetnek jelen a hálózatok legnagyobb részében.

A kutatás alapján a megjelenésük természetes módon történik, hogyha a rendszer fejlesztésekor figyelembe vették az információ folyását.

“Az algoritmusok, amelyek kis világ hálózatokhoz vezetnek, már több évtizede  ismertek a tudományos közösségben,” mondta Nicholas Jarman, a tanulmány első szerzője. “A Watts-Strogatz algoritmus jó példa erre. Azonban a Watts-Strogatz algoritmus nem arra készült, hogy megválaszolja, a kis világok hogyan jönnek létre az önszerveződés folyamán. Az algoritmus csak egy már amúgy is erősen szervezett hálózatot módosít.”

“A hálózatok diffúziója hajtja előre a hálózatok fejlődését az összetett struktúrák megjelenéséig,” mondta Cees van Leeuwen, a kutatás másik vezetője. “A megjelenésük az adaptív újrakötésen keresztül valósul meg, ami folyamatosan igazítja a struktúrát, hogy az rövidebb utakat hozzon létre és használjon, amelynél megerősödik a hálózatok diffúziója a nem kihasznált kapcsolatok megszűnése miatt. A diffúzió és az adaptív újrakötés általánosan kis világok megjelenéséhez vezetnek.”

“A kritikus átmenetüknél a hálózati struktúra hierarchikus, kiegyensúlyozva a modularitást és a központosítást – ami jellemző tulajdonsága például az emberi agynak.”

“A tény, hogy egy hálózati gráf diffúziójának létfontosságú szerepe van a rendszerek homeosztatikus egyensúlyának fenntartásában, kifejezetten érdekes,” mondta Ivan Tyukin, a Leicester Egyetemtől. “Itt képesek voltunk megmutatni, hogy a diffúzió folyamata attól függetlenül, hogy kicsi vagy nagy, kis világ konfigurációk megjelenéséhez vezet, amik ebben a különleges állapotban maradnak egy hosszabb időre. Legalábbis addig, amíg képesek voltunk megfigyelni a hálózatok folyamatos fejlődését.”

“A kis világ hálózatokat, amiknél a legtöbb pont nem szomszédos egymással, viszont egy pár lépéssel elérhető, először a matematikában írták le és a természetben és az emberi társadalomban is felfedezték őket még a múlt évszázad közepén,” mondta Alexander Gorban, a Leicester Egyetemről. “Az elmúlt húsz év kezdeményezései ellenére a kérdés, hogy ezek a rendszerek hogyan fejlődnek ki a természetben és a társadalomban nem lett teljes megválaszolva. N. Jarman és társzerzőinek munkája felfed egy új és életszerű mechanizmust ezeknek a hálózatoknak a megjelenésére.”

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.