В исследовании, проведенном Лестерским университетом и KU Leuven, Бельгия, было изучено, как маленькие миры возникают спонтанно во всех видах сетей, включая нейронные и социальные сети, что привело к хорошо известному феномену «шести степеней разделения».Многие системы демонстрируют сложные структуры, отличительной чертой которых является сетевая организация в маленьком мире. Они возникают в обществе, а также в экологических и белковых сетях, сетях мозга млекопитающих и даже созданных людьми сетях, таких как Бостонское метро и Всемирная паутина.Исследователи решили изучить, является ли это совпадением, что такие структуры настолько распространены, или есть общий механизм, способствующий их возникновению?
Исследование, недавно опубликованное в Scientific Reports международной группой ученых из Университета Лестера и KU Leuven, показало, что эти замечательные структуры достигаются и поддерживаются за счет распространения сети, то есть потока трафика или передачи информации, происходящей в сети.Исследование представляет собой решение давнего вопроса о том, почему подавляющее большинство сетей вокруг нас (WWW, мозг, дороги, инфраструктура электросетей) могут иметь своеобразную, но общую структуру: топологию маленького мира.
Исследование показало, что эти структуры возникают естественным образом в системах, в эволюции которых учитывается поток информации.Николас Джарман, который недавно получил степень доктора философии на факультете математики и является первым автором исследования, сказал: «Алгоритмы, ведущие к сетям малого мира, известны в научном сообществе уже много десятилетий. Алгоритм Уоттса-Строгаца известен Хороший пример. Алгоритм Уоттса-Строгаца, однако, никогда не предназначался для решения проблемы того, как структура маленького мира возникает в результате самоорганизации.
Алгоритм просто модифицирует сеть, которая уже является высокоорганизованной ».Профессор Сес ван Лиувен, возглавлявший исследование в KU Leuven, сказал: «Распространение сети направляет эволюцию сети в сторону появления сложных сетевых структур. Возникновение достигается за счет адаптивного переназначения: постепенная адаптация структуры к использованию, создание кратчайших путей распространения сети. является интенсивным при уничтожении недостаточно используемых соединений. Продукт диффузии и адаптивного перенаправления повсеместно представляет собой структуру небольшого мира.
Общая скорость распространения контролирует адаптацию системы, смещая локальные или глобальные схемы соединения, причем последние обеспечивают режим предпочтительного присоединения к адаптивному перенаправлению. возникающие в результате структуры малого мира соответственно меняются между децентрализованными (модульными) и централизованными. При их критическом переходе сетевая структура становится иерархической, уравновешивая модульность и центральность — характерная черта, обнаруживаемая, например, в человеческом мозге ».Д-р Иван Тюкин из Университета Лестера добавил: «Тот факт, что диффузия по сетевому графу играет решающую роль в поддержании системы в некотором гомеостатическом равновесии, особенно интересен. Здесь мы смогли показать, что это процесс диффузии, каким бы малым или большой порождает сетевые конфигурации малого мира, которые остаются в этом особенном состоянии в течение длительных интервалов времени.
По крайней мере, до тех пор, пока мы могли отслеживать развитие сети и непрерывную эволюцию ».Александр Горбань, профессор прикладной математики Университета Лестера, прокомментировал: «Сети малого мира, в которых большинство узлов не являются соседями друг друга, но к большинству узлов можно добраться из любого другого узла за небольшое количество шагов, были описаны в математики и открыты в природе и человеческом обществе очень давно, в середине прошлого века. Вопрос о том, как эти сети развиваются природой и обществом, оставался не полностью решенным, несмотря на многочисленные усилия, приложенные в течение последних двадцати лет.
Работа Н. Джарман с соавторами открывает новый и реалистичный механизм возникновения таких сетей. Ответ на старый вопрос стал намного яснее! Я рад, что Университет Лестера является частью этого увлекательного исследования ».