Una nueva teoría describe los mecanismos de competición entre redes

CSIC/DICYT Un estudio en el que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una teoría matemática que explica los procesos de conexión y competición entre redes y ayuda a prever sus consecuencias. Los resultados del trabajo, publicado en Nature Physics, podrían aplicarse en diversos tipos de redes, como las sociales y las comerciales, en los sistemas de propagación de enfermedades y en el diseño eficiente de redes tecnológicas, entre otros ejemplos.

Mediante un desarrollo matemático basado en la teoría de perturbaciones, se ha conseguido explicar el estado final de la conexión entre varias redes partiendo únicamente del estado previo a la conexión. “Conociendo únicamente la naturaleza de las redes que entran en competición al ser conectadas, podemos predecir cuáles serán las consecuencias de dicha conexión y elegir los nodos –o elementos- conectores que más beneficiarán a una u otra red” explica el investigador del CSIC Jacobo Aguirre, del Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial).

El estudio indica que el resultado final de la conexión entre dos redes sólo depende de los nodos que actúan como conectores entre ambas y de lo robustas que sean cada una de esas redes antes de conectarse. “Pequeñas variaciones en estas cuestiones pueden cambiar radicalmente el resultado final de la competición. De esta forma, una red débil puede ganar a otra más fuerte o por el contrario ser barrida por ella en función de cómo se conecten entre sí”, añade Aguirre.

Según los investigadores, la teoría desarrollada permite identificar qué redes están siendo perjudicadas por la conexión con otras redes, cuantificar ese perjuicio y proponer posibles estrategias de conexión para mejorar la situación actual.

“Las aplicaciones a las redes sociales son claras ya que ahora es posible comprender cómo la conexión entre dos comunidades afecta a la importancia de cada uno de los individuos en una red social. Cuando agregamos a un nuevo amigo en Facebook, estamos creando un nuevo flujo de información entre nuestra red de contactos y la red de nuestro nuevo amigo. Las consecuencias de la nueva conexión afectan a ambos grupos y no solamente a los individuos conectores”, comenta el investigador Javier Buldú, del Centro de Tecnología Biomédica. Esta nueva metodología permite analizar cómo el flujo de información dentro de una red se ve alterado por conexiones con otras redes, cuantificar cómo está siendo la difusión de información dentro de cada una de las redes e identificar cuál de ellas está siendo más eficaz.

Redes cerebrales

Uno de los retos que se han propuesto los investigadores es trasladar las posibles aplicaciones de esta nueva teoría al conocimiento de las redes cerebrales. “Durante cualquier actividad cognitiva, nuestro cerebro actúa como una compleja red de comunicaciones donde, a su vez, se pueden identificar diversas subredes. Sería fundamental entender cómo estas subredes están conectadas entre sí, y si la conexión entre ellas está potenciando el papel de alguna de ellas”, apunta el investigador David Papo.

Este trabajo es el resultado de la colaboración entre el Centro de Astrobiología, el Centro de Tecnología Biomédica y el Grupo de Sistemas Complejos de la Universidad Rey Juan Carlos.