Netwerktheorie is een methode om de verbindingen tussen knooppunten in een systeem te analyseren. Een van de meest overtuigende aspecten van netwerktheorie is dat ontdekkingen met betrekking tot één veld, zoals celbiologie, kan worden geabstraheerd tot een vorm die direct van toepassing is op een heel ander veld, zoals verkeerspatronen tussen staten. De meest bekende toepassing van netwerktheorie is sociale netwerken. In een sociaal netwerk, elke persoon is een knooppunt dat is verbonden met andere knooppunten. Aanvullend, een fractie van knooppunten binnen één netwerk, zogenaamde interlinks, zal verbinding maken met knooppunten in aangrenzende netwerken.

Dit soort complexen, overlappend netwerk wordt een gemeenschapsstructuur genoemd. Het karakteriseren van deze structuren is fundamenteel in de studie van genetwerkte systemen, maar onderzoekers hebben niet volledig begrepen hoe de gemeenschapsstructuur de veerkracht van het netwerk beïnvloedt. Een internationaal samenwerkingsverband van onderzoekers heeft het eerste theoretische raamwerk ontwikkeld dat aantoont dat gemeenschapsstructuur de veerkracht van een systeem aanzienlijk beïnvloedt; hun bevindingen hebben brede toepassingen in sociale, technologisch, biologische en klimatologische systemen. Ze hebben hun nieuwe theoretische kader gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Systeemveerkracht is een manier om de robuustheid van een netwerk te beschrijven. Om de effecten van gemeenschapsstructuur op veerkracht te onderzoeken, de onderzoekers pasten een theorie toe die percolatie wordt genoemd. In principe, percolatietheorie zoekt de waarschijnlijkheid van een open pad over een netwerk. Percolatie wordt sterk beïnvloed door het aantal onderling verbonden knooppunten binnen een netwerk.

Het is niet mogelijk dat alle knooppunten in een netwerk interlinks worden. Als voorbeeld, de auteurs citeren internationale luchthavens:"Slechts enkele luchthavens hebben de langere start- en landingsbanen, douane administratie, en paspoortcontrole vereist voor internationale vluchten, en wanneer een luchthavenknooppunt al interconnecties heeft, de kosten voor het toevoegen van extra interconnecties zijn aanzienlijk lager." een kleinere luchthaven zonder deze infrastructurele voordelen zou geen verbinding kunnen maken met luchthavens in andere landen. Dit is analoog aan mensen die de sociale faciliteit bezitten om verschillende netwerkbuurten met elkaar te verbinden, of hersencellen die de morfologische capaciteit hebben om hersenstructuren met elkaar te verbinden.

De onderzoekers ontdekten dat de onderlinge verbindingen tussen verschillende gemeenschappen een grote invloed hebben op de overgang van de percolatiefase - ze vergelijken de fractie knooppunten met onderlinge verbindingen met een extern veld in een fysieke faseovergang. Ze melden dat systemen stabieler en veerkrachtiger worden naarmate het aantal knooppunten met onderlinge verbindingen toeneemt. Op het gebied van sociale netwerken, hoe groter het aantal populaire, mensen uit de gemeenschap binnen een netwerk, hoe veerkrachtiger het netwerk zal zijn tegen externe krachten zoals politieke onrust of natuurrampen.

De auteurs benadrukken dat hun resultaten van toepassing zijn op andere typen netwerken. Zij schrijven, "Hoewel onze theorie hier wordt toegepast om de veerkracht van modules binnen één netwerk te bestuderen, het kan worden uitgebreid om de veerkracht van onderling afhankelijke netwerken en multiplexnetwerken te bestuderen."

© 2018 Fys.org