viernes, 1 de febrero de 2013

El mundo conectado visto por Barábasi

El objetivo declarado de 'Linked', cuyo subtítulo reza 'The new science of networks' es hablar de redes; es, como dice el propio autor, "hacer pensar en redes. Es acerca de cómo las redes surgen, qué aspecto tienen y cómo evolucionan".

Es un repaso, casi cronológico, a cómo se ha ido creando la teoría sobre redes, sus principales protagonistas, sus historias y, por supuesto, sus teorías y campos de aplicación. Y en ese recorrido, el autor mezcla sabiamente las explicaciones teóricas con las anécdotas y experiencias personales logrando en todo momento un discurso ameno a la vez que instructivo.

El libro se estructura en quince capítulos que, significativamente, el autor denomina enlaces ('links').

Es en el segundo 'The Random Universe' en que nos habla primero de Euler y sus trabajos seminales sobre grafos para en seguida pasar a introducirnos a dos de los grandes gurús de las redes complejas: Paul Erdös y Alfréd Rényi. Con ellos llega el modelo de las redes aleatorias y la explicación al surgimiento de comunidades, además de la aportación de uno de sus discípulos, Béla Bollobás, descubriendo que el histograma de frecuencias relativo al número de enlaces de un nodo sigue una distribución de Poisson. Al final del capítulo se concluye, no obstante, que a pesar de su innegable importancia en el desarrollo de esta ciencia, las redes aleatorias apenas explican los fenómenos reales.

En el tercer capítulo, 'Six degrees of separation' se aborda el fenómeno de los seis grados de separación intuido por Frigyes Karinthy, un escritor, pero los méritos de su descubrimiento recaen en Stanley Milgram a partir de su experimento de hacer llegar un carta siendo el primer remitente y el receptor final dos personas elegidas al azar en la población de los estados Unidos. Son bien conocidas las conclusiones: dos personas cualesquiera de los miles de millones que pueblan en planeta necesitan en media sólo seis saltos (seis grados) para llegar a contactar.

Los seis grados nos introducen en el fenómeno de los mundos pequeños que son el objeto del cuarto capítulo. En él nos encontramos con Mark Granovetter y su aportación: los vínculos débiles. Granovetter concibe las redes sociales estructuradas en clusters altamente interconectados existiendo unos pocos vínculos que saltan entre clusters manteniendo unida toda la red y explicando los seis grados de separación y los mundos pequeños, pero desafiando la concepción aleatoria de las redes. A propósito de los mundos pequeños, se nos explican los trabajos de Duncan Watts y Steven Strogatz formalizando las intuiciones originales de Granovetter.

Ya en el quinto capítulo se habla de hubs y conectores es decir, nodos de las redes con un número de conexiones muy superiores al resto y cuyos desarrollos teóricos ya tocan la propia actividad científica del autor del libro y su equipo.

En el capítulo sexto se toca la conocida regla del 80/20 introducida por Vilfredo Pareto y que se explica por la existencia de una ley de distribución potencial (que no gaussiana) de los fenómenos que se ajustan a dicha regla. Uniendo la idea de los hubs, nodos altamente interconectados, con la distribución potencial que deriva de la regla de Pareto, se llega al modelo de las redes libres de escala, en las cuales no existen 'nodos típicos' (como sucedería en una red aleatoria) sino una distribución continua de nodos en lo que a sus interconexiones se refiere, y que irían desde nodos apenas conectados a los famosos hubs. Opina el autor que no son suficientes los vínculos débiles de Granovetter para explicar el comportamiento de muchas redes reales sino que son los hubs los responsables de esa accesibilidad de toda la red. La ley potencial y las redes libres de escala son clave para explicar el paso del desorden al orden y explican gran parte de las redes reales.

En el capítulo ocho, 'Rich get richer' se intenta entender cómo se llega a las leyes potenciales y las redes libres de escala, siendo el primer hallazgo la explicación que atribuye este hecho al fenómeno del crecimiento de las redes lo cual favorecería a los nodos más antiguos si los nuevos enlaces se crean de forma aleatoria y podría ser una primera explicación a la existencia de hubs. El crecimiento por sí solo no será, sin embargo, suficiente para explicar la formación de hubs alrededor de nodos que no son tan antiguos. Por ello se introduce un segundo elemento, el "enlazado preferencial" (preferential attachment), es decir, el hecho de que hay nodos que atraen más a las nuevas conexiones que otros. Estos dos fenómenos: crecimiento y enlazado preferencial explican la formación de las redes libres de escala y los hubs, la transición del desorden al orden... y ofrecen la explicación al comportamiento de la mayoría de las redes complejas.

Buscando entender la formación de esas redes, el autor explora los modelos de adecuación (fitness models) y se inspira en los descubrimientos de la mecánica cuántica para llegar a dos modelos: 'fit-get-rich' (en las que los nodos más adecuados consiguen más enlaces pero en una distribución suave que se ajusta a la ley potencial) y 'winner takes it all' en que los nodos 'ganadores' apenan dejan enlaces para el resto, dando lugar a topologías en estrella.

En el noveno capítulo se analizan las problemáticas de la existencia de estos hubs. Se concluye que las redes libres de escala, que modelan muchas de las redes reales, son muy robustas ante fallos de nodos de la red. Su naturaleza altamente interconectada les permite encontrar caminos alternativos que hacen casi irrelevante la pérdida de unos pocos nodos... o no tan pocos. Sin embargo, la existencia e importancia de los hubs conduce a una cierta fragilidad ante ataques dirigidos sistemáticamente contra los hubs.

En el capítulo diez, 'Viruses and Fads' el autor muestra cómo las redes explican los fenómenos de propagación de modas y enfermedades y comenta estrategias de prevención basadas en el conocimiento de la estructura de la red.

En el capítulo once, el autor torna sus ojos hacia Internet prestando atención especialmente a los aspectos de seguridad y robustez y a la eventual aparición de la 'autoconsciencia' de Internet, a un comportamiento inteligente. Y continua en el doce, 'The fragmented web' estudiando la estructura de Internet, el papel de los buscadores y la posibilidad de construir mapas de toda la red. Con ello introduce el concepto de redes dirigidas (directed networks) es decir, las redes en que los enlaces que unen los nodos son unidireccionales (como sucede, por ejemplo, con los 'links' entre páginas web o las citas en artículos científicos).

En el capítulo trece, 'The map of life' vemos la aplicación de las redes complejas a sistemas biológicos, la célula, el genoma o la aparición y posibles vías de ataque en relación al cáncer.

En el capítulo catorce, 'Network economy', aplica la teoría de las redes complejas al mundo de la economía coincidiendo las empresas e instituciones como nodos y sus relaciones, sus transacciones, como enlaces y concluyendo que los mercados no son más que redes dirigidas. También con base en las redes se estudia la viralidad y propagación de fenómenos como hotmail o la crisis económica.

Finaliza el libro con 'Web without spider' explorando el fenómeno de la auto-organización de las redes y dibuja la necesidad de una investigación que más que en la estructura de las redes como ha sucedido hasta ahora, comience a entender su dinámica: las reacciones en la red metabólica, el tráfico en Internet o la vulnerabilidad de especies en sistemas ecológicos.

'Linked' es un libro apasionante, ameno y pedagógico que da una idea muy clara y ordenada de las teorías sobre redes, cómo surgieron, por qué, quiénes fueron o son sus protagonistas y a qué consecuencias nos lleva.

Muy recomendable.

Albert-László Barábasi

(Fuente: Wikipedia)

Nacido el 30 de marzo de 1967 en Karcfalva/Cârţa, villa de Harghita, Transilvania (Rumanía).

Es profesor de Física en la Universidad de Notre-Dame (Indiana, EE. UU.). Se ha dado a conocer por sus investigaciones acerca de redes libres de escala y las redes biológicas.

Procede culturalmente de la minoría húngara nacida en Transilvania, conocida como Székely. Estudió Ingeniería en Rumanía, después hizo un Máster en Hungría y actualmente reside en los EEUU.

Barabási ha sido uno de los mayores contribuyentes al desarrollo de redes complejas que se aproximan al mundo real, junto a otros físicos, matemáticos e informáticos, como Steven Strogatz, Mark Newman o Duncan J. Watts. El principal aporte de Barabási ha sido la introducción del concepto de redes libres de escala, así como ser divulgador de la teoría de redes. Entre los temas de teoría de redes que Barabási ha estudiado están el crecimiento de las redes y el enlazamiento preferencial, probablemente los mecanismos en parte responsables de la estructura de la World Wide Web o la célula.