Un matemático de la Universidad Queen Mary de Londres propuso un marco teórico que explica el riesgo de eventos raros que causen interrupciones importantes en redes complejas, como un apagón en una red eléctrica.
Los eventos raros pueden desmantelar abruptamente una red con consecuencias mucho más graves de lo habitual y comprender su probabilidad es esencial para reducir las posibilidades de que ocurran.
Una red está formada por un conjunto de nodos y los enlaces entre ellos. Por ejemplo, las redes eléctricas son redes cuyos nodos son estaciones de energía conectadas por la red eléctrica. Del mismo modo, una red ecológica, a la que podría aplicarse el marco, está formada porespecies conectadas por interacciones ecológicas como una relación depredador-presa.
Por lo general, si algunos de los nodos están dañados, las redes como estas son lo suficientemente robustas como para permanecer funcionales, pero en raras ocasiones el daño específico puede conducir al desmantelamiento de toda la red y causar apagones importantes o cambios en el régimen ecológico, como un colapso ecológico.
Los matemáticos a menudo usan la teoría de la percolación, una rama bien desarrollada de las matemáticas aplicadas que estudia la respuesta de una red al daño de una fracción aleatoria de sus nodos, para arrojar luz sobre estos fenómenos. Sin embargo, esta teoría solo puede caracterizarla respuesta promedio de una red al daño aleatorio. Por lo tanto, la predicción del comportamiento promedio no puede usarse para estimar el riesgo de un colapso de la red como resultado de un evento raro.
Este estudio establece una teoría de gran desviación de percolación que caracteriza la respuesta de una red a eventos raros. El marco teórico propuesto captura correctamente el efecto de configuraciones de daños raros que pueden observarse en redes reales. Curiosamente, el trabajo revela que las transiciones de percolación discontinuas- colapsos abruptos de una red - ocurren tan pronto como se toman en cuenta los eventos raros.
El marco teórico podría permitir desarrollar estrategias para mantener las redes mediante la identificación de los nodos que deben preservarse para evitar un colapso.
Ginestra Bianconi, autora del estudio, dijo: "Existe una necesidad urgente de evaluar el riesgo de colapso en respuesta a configuraciones raras de daño inicial. Este resultado arroja luz sobre la fragilidad oculta de las redes y su riesgo de un colapso repentinoy podría ser especialmente útil para comprender los mecanismos para evitar el desmantelamiento catastrófico de las redes reales ".
Agregó: "Es importante estimar el riesgo de una cascada dramática de fallas porque desea reducir el riesgo. En el diseño de una red eléctrica que debe proporcionar la energía a todo un país, desea evitar eventos rarosen el que tiene grandes apagones, o en el diseño de estrategias de preservación de un ecosistema actualmente diversificado y próspero, desea saber cuál es la probabilidad de un colapso ecológico repentino y una extinción masiva. Por lo tanto, es necesario comprender este riesgo de estoseventos que suceden "
El presente estudio de gran desviación de la percolación considera exclusivamente la percolación de nodos en redes individuales como las mencionadas. Sin embargo, Ginestra Bianconi sugiere que la metodología descrita podría extenderse al estudio de modelos más detallados de propagación de fallas de eventos.
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Materiales proporcionados por Universidad Queen Mary de Londres . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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