Rete complessa

Enciclopedia della Scienza e della Tecnica (2008)

rete complessa

Armando Magrelli

Network che, nel contesto della teoria matematica delle reti, presenta alcune caratteristiche topologiche di non immediata intuibilità e normalmente non rilevabili nelle reti semplici. La maggior parte delle reti esistenti, siano esse sociali, biologiche o tecnologiche (così come alcuni fenomeni che dipendono o derivano dalle reti) può essere considerata complessa: ciò dipende da alcune caratteristiche come, per es., il consistente grado di distribuzione dei nodi che le compongono, l’elevato coefficiente di raggruppamento, l’associatività o disassociatività fra i vertici, e spesso l’evidenza di una struttura gerarchica. La diversa organizzazione dei nodi all’interno delle reti complesse ne consente una classificazione in reti casuali (random network), reti senza livelli (scale-free network) e reti gerarchiche o modulari. Quale che sia il grado di complessità di un network, se di natura associativa o disassociativa, o il numero di moduli in esso rilevabili, tutte le reti complesse esistenti in natura sono accomunate dal fatto che, presi due nodi qualsiasi, essi possono essere messi in collegamento attraverso un percorso costituito comunque da pochi legami. Questo effetto, detto del mondo piccolo, fu originariamente individuato in uno studio sociale e successivamente è stato riconosciuto anche nel Web e in altri sistemi complessi. Si consideri, per es., la rete costituita dai voli aerei: prese due città qualsiasi, separate da una qualsiasi distanza, si dovranno al massimo prendere due o tre aerei per spostarsi da una all’altra, perché la maggior parte dei voli transita in città-hub. L’effetto ‘mondo piccolo’, che risulta oggi matematicamente noto, implica che una perturbazione locale del sistema può raggiungere il resto della rete molto rapidamente. In questo contesto, è stato osservato che la lunghezza media di una connessione fra i nodi di un sistema biologico semplice come quello di un batterio, è sovrapponibile con quella di un organismo pluricellulare, decisamente più complesso; come a dire che esistono meccanismi evolutivi che hanno mantenuto costante la lunghezza media dei percorsi tra i nodi. Contrariamente a quanto detto sinora, le reti semplici non hanno alcuna di queste caratteristiche, e sono tipicamente rappresentate da grafici che non mostrano un alto grado di similitudine, in nessuna delle parti prese in esame.

Biologia dei sistemi

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