science >> Wetenschap >  >> Fysica

De aanwezigheid van rijke clubs is een kwestie van afstand in netwerken

Credit:Boedapest University of Technology and Economics

Recent onderzoek heeft uitgewezen dat tijdens de groei/evolutie van netwerken, de opkomst van "rijke clubs, " die worden gevormd door hoogwaardige knooppunten die dichter met elkaar zijn verbonden dan verwacht, kan gewoon een kwestie van afstand zijn. De leden van de club kunnen gemakkelijk gebruik maken van elkaars uitgespreide systeem van verbindingen.

"Het fenomeen van de rijke clubs lijkt verdeeldheid te zaaien in complexe netwerken. Er zijn talloze netwerken die vergelijkbare eigenschappen in de kleine wereld vertonen, hoge clustering en distributie van machtswetten, maar met totaal andere 'rich club' kenmerken, " merkte András Gulyás op, vooraanstaande wetenschapper van het onderzoeksteam.

Tot voor kort, er waren geen resultaten in de literatuur die de redenen achter de aan- of afwezigheid van rijke clubs onthulden, of pak de 'rich club'-dynamiek in groeiende/evoluerende netwerken. "Ons model is een opmerkelijke indicatie dat zeer verschillende rijke clubkenmerken in een gemeenschappelijk evolutionair perspectief kunnen worden geplaatst, zodat we netwerkvormingsmechanismen die het eigendom van de 'rijke club' beïnvloeden, beter kunnen begrijpen. " zei Dr. Gulyás over de betekenis van de resultaten. De studie is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Een interessant aspect van het huidige onderzoek is dat het afkomstig is uit het veld van computernetwerken. De onderzoekers creëerden een niet-euclidische geometrie-gebaseerd netwerkgroeimodel waarin nieuwe knooppunten verbinding kunnen maken met een bepaald aantal van de dichtstbijzijnde knooppunten. Echter, directe verbinding kan alleen mogelijk zijn binnen een limiet van afstand, waarboven een "bridging" node nodig is om de nieuwe verbinding tot stand te brengen. analoog, in veel echte netwerken kunnen er ook verschillende afstandsgerelateerde lasten zijn bij het opzetten van verbindingen. Bijvoorbeeld, in elektriciteitsnetten, de transmissie van elektrische stroom over langere afstanden is alleen efficiënt met transformaties op middenstations.

evenzo, in bepaalde sociale netwerken, tussenpersonen als tussenbruggen kunnen een cruciale rol spelen bij het verbeteren van de samenwerking tussen individuen. Op internet, serviceproviders op een hoger niveau kunnen fungeren als brugknooppunten die de klantkegels van hun ondergeschikte providers op een lager niveau verbinden, maar de geografische afstand is in dit geval minder invloedrijk. Daarentegen, in het geval van luchthavennetwerken, het lijkt erop dat verbindingen over zeer lange afstand vaker voorkomen dan bij het elektriciteitsnet of internet. De zeer verschillende rijke clubstructuur van deze netwerken kan worden herhaald door de enkele geometrische limiet in het model aan te passen. Zelfs de volledige afwezigheid van rijke clubs in eiwit-eiwitinteractienetwerken (PPI) kan ook worden hersteld. Hoe lager de afstandslimiet, hoe schaarser de verbondenheid tussen de clubleden.

Men kan speculeren of er een gevolg is van deze resultaten op de sterke, rijke cluborganisatie van het menselijk brein. "In ons evolutionaire model, eerst worden de langere afstandsverbindingen tot stand gebracht als de geometrische limiet dit toelaat, aldus het skelet van de rijke club vormend. Het rijke knuppelskelet wordt dan verlengd met een kortere, regionale verbindingen." In het menselijk brein, iets soortgelijks gebeurt. De rijke club van onderling verbonden corticale hubs is al aanwezig met 30 weken zwangerschap. Vervolgens ontwikkelen de verbindingen tussen deze toekomstige hubs en de rest van de hersenen zich tot de geboorte. "In de verborgen geometrie van de hersenen, de afstandslimiet lijkt groot genoeg om de vorming van een dure rijke clubkern mogelijk te maken, " vermoedde professor Bíró.