Los investigadores a menudo quieren saber qué estructuras ocultas se encuentran dentro de los datos que representan redes del mundo real, desde redes eléctricas hasta Internet. Para ello, emplean una variedad de métodos y métricas, pero estos métodos son limitados. Enfoques que identifican características microscópicasse pierde el panorama estructural general. Los métodos que revelan la organización macroscópica no muestran de manera confiable cómo se construye la red, y también tienden a ser computacionalmente intensivos
"No tenemos una buena caja de herramientas para comprender rápidamente la estructura de la red", dice Laurent Hébert-Dufresne, miembro de James S. McDonnell en el Instituto Santa Fe.
Además, la reciente explosión de datos disponibles para los investigadores, tanto en la variedad de fuentes como en el gran tamaño de los conjuntos de datos, enfatiza la necesidad de métodos mejorados para analizar y sintetizar información estructural sobre redes complejas, dice.
La frustración de Hébert-Dufresne con el estado actual del análisis de redes lo inspiró, junto con Antoine Allard, de la Universidad de Barcelona y Joshua Grochow, becario postdoctoral de Omidyar en el Instituto, para diseñar una nueva métrica que afecte las limitaciones deotros métodos, revelando la estructura de la red a nivel microscópico, mesoscópico y macroscópico de un solo golpe.
Introdujeron su enfoque, que denominaron "Descomposición de cebolla" como una metáfora para pelar las capas de una cebolla, esta semana Informes científicos
Las redes complejas generalmente se representan como nodos, o puntos, conectados por bordes o líneas. La nueva herramienta de los investigadores analiza una red separándola, despegando "capas" de nodos que tienen el mismo número de conexiones, generalmentecomenzando con las capas que tienen el menor número de conexiones. Eso no es nuevo, estrictamente hablando; el mismo enfoque es utilizado por otro algoritmo poderoso llamado "descomposición del núcleo k".
Sin embargo, a medida que despega las capas, la descomposición del núcleo k pierde información valiosa sobre esas capas, dice Hébert-Dufresne. El objetivo de su grupo era construir un algoritmo que capitalizara los beneficios de la descomposición del núcleo k pero también usa capas-información de nivel para proporcionar información sobre la red a múltiples escalas.
En su artículo, los investigadores informan pruebas exitosas de su método en un puñado de conjuntos de datos del mundo real, incluida la red eléctrica del noroeste de los EE. UU. Y el sistema de carreteras de Pensilvania. En ambos casos, la cebolla proporcionó instantáneas precisas de las estructuras de la reda diferentes escalas, y los autores pudieron sacar algunas conclusiones interesantes: al eliminar algunos nodos en la red de la red eléctrica, por ejemplo, la conectividad general de la red colapsaría rápidamente; sin embargo, la red de carreteras es más robusta y la red podríapermanecer más o menos bien conectado a pesar de la eliminación de algunos nodos.
Hébert-Dufresne ve la nueva métrica como un primer paso valioso para el análisis de redes que "nos permite comprender, de un vistazo, si una red tiene forma de árbol o de cuadrícula, lo heterogénea que es e incluso identificar subgráficos sorprendentes"
Por ejemplo, el documento demuestra la fácil detección de largas cadenas de sitios web que no hacen más que tomarse de las manos en subconjuntos de la red mundial. El método podría mejorar los modelos de propagación de enfermedades no solo teniendo en cuenta qué tan conectados están los individuos, sino también cómoson centrales es decir, qué tan profundas son en las capas de una red.
Desde que creó la herramienta, él y sus colaboradores la han estado utilizando en su propia investigación en una variedad de entornos, desde redes sociales hasta redes alimentarias.
"El mejor testimonio de por qué creemos que esto será útil, incluso ahora que el proyecto está terminado, es que esta es una herramienta que usamos", dice Hébert-Dufresne.
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Materiales proporcionado por Instituto Santa Fe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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