La teoría de redes es un método para analizar las conexiones entre los nodos de un sistema. Uno de los aspectos más convincentes de la teoría de redes es que los descubrimientos relacionados con un campo, como la biología celular, se puede abstraer a un formulario que se aplica directamente a un campo completamente diferente, como los patrones de tráfico interestatal. La aplicación más conocida de la teoría de redes son las redes sociales. En una red social, cada persona es un nodo conectado a otros nodos. Adicionalmente, una fracción de nodos dentro de una red, los llamados intervínculos, se conectará a los nodos de las redes vecinas.

Este tipo de complejo, La red superpuesta se conoce como estructura comunitaria. Caracterizar estas estructuras es fundamental en el estudio de sistemas en red, pero los investigadores no han entendido completamente cómo la estructura de la comunidad afecta la resiliencia de la red. Una colaboración internacional de investigadores ha desarrollado el primer marco teórico que demuestra que la estructura de la comunidad afecta significativamente la resiliencia de un sistema; sus hallazgos tienen una amplia gama de aplicaciones en redes sociales, tecnológico, sistemas biológicos y climáticos. Han publicado su nuevo marco teórico en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

La resiliencia del sistema es una forma de describir la solidez de una red. Para explorar los efectos de la estructura comunitaria sobre la resiliencia, los investigadores aplicaron una teoría llamada percolación. Básicamente, La teoría de la percolación busca la probabilidad de un camino abierto a través de una red. La filtración está fuertemente influenciada por el número de nodos interconectados dentro de una red.

No es posible que todos los nodos de una red se conviertan en enlaces. Como ejemplo, los autores citan aeropuertos internacionales:"Solo algunos aeropuertos tienen pistas más largas, administración de aduanas, y control de pasaportes requerido para vuelos internacionales, y cuando un nodo aeroportuario ya tiene interconexiones, el costo de agregar interconexiones adicionales es significativamente menor ". Por el contrario, un aeropuerto más pequeño sin estas ventajas de infraestructura no podría conectarse con aeropuertos de otros países. Esto es análogo a las personas que poseen la facilidad social para interconectar diferentes vecindarios de la red, o células cerebrales que tienen la capacidad morfológica de interconectar estructuras cerebrales.

Los investigadores encontraron que las interconexiones entre diferentes comunidades afectan profundamente la transición de la fase de percolación; comparan la fracción de nodos con interconexiones con un campo externo en una transición de fase física. Informan que los sistemas se vuelven más estables y resistentes a medida que aumenta la fracción de nodos con interconexiones. En cuanto a las redes sociales, cuanto mayor sea el número de populares, personas intercomunitarias dentro de una red, cuanto más resistente será la red a fuerzas externas como la agitación política o los desastres naturales.

Los autores enfatizan que sus resultados se aplican a otro tipo de redes. Escriben, "Aunque nuestra teoría se aplica aquí para estudiar la resistencia de los módulos dentro de una sola red, se puede ampliar para estudiar la resistencia de las redes interdependientes y las redes multiplex ".

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