Redes Complexas

Redes Complexas

As redes, basicamente descritas como conjuntos de itens conectados entre si, são observadas em inúmeras situações, desde o nível subatômico até as mais complicadas estruturas sociais ou materiais concebidas pela humanidade. Em grande parte das vezes, verifica-se que o estudo dos elementos que compõe a rede é insuficiente para explicar o seu comportamento observável. Há variáveis importantes inerentes às ligações dos constituintes da rede e às formas de construção de tais relações. Propriedades essenciais das redes estão na própria topologia, na descrição física ou geométrica das mesmas. Todos estes elementos se perdem quando o foco deixa de ser a rede e passa a incidir apenas nos itens. Examinar um único neurônio não é o suficiente para descrever o cérebro, da mesma forma que analisar um indivíduo ou um computador não permite conclusões amplas à respeito, respectivamente, das sociedades ou da Internet. Esta característica das redes, pela qual a apreciação das partes não é capaz de descrever o todo, limita as abordagens analíticas que pressupõe a decomposição de um problema em componentes menores. Isto posto, o estudo das redes terá o foco no global, na estrutura completa. Conhecer um objeto que precisa, necessariamente, ser considerado como todo é o objetivo final da pesquisa das redes. Abre-se, portanto, um campo de pesquisa empolgante, tão desafiador nos aspectos de pesquisa quanto promissor em termos de aplicações, nas mais diversas áreas. Há mais a considerar. À medida em que se acumula mais conhecimento sobre redes, mais se percebe a convergência de resultados quanto à suas propriedades. Redes podem descrever ou mapear matematicamente coisas tão díspares como a mecânica quântica do condensado BoseEinstein e a dinâmica de espalhamento de doenças nas populações. É interessante, pois, admitir a possibilidade de que as leis que regem as redes sejam parte das leis básicas da física. Pode ser que esta abordagem permita o entendimento de fenômenos que moldam a realidade da vida e do Universo tais quais são conhecidos. Trata-se de sistemas altamente complexos que parecem emergir de leis e componentes relativamente simples. Assim também as redes, que podem atingir níveis consideráveis de complexidade a partir de regras de construção quase triviais. Este tutorial introduz o leitor às redes complexas, apresentando-lhe os conceitos básicos e citando alguns exemplos somente para facilitar a compreensão do tema. Mas há que saber que o assunto é muito, muito mais profundo. Uma fascinante área de pesquisa ainda em aberto.

Conceitos fundamentais 

Redes Uma rede é um conjunto de itens conectados entre si [1]. A importância do estudo das redes vem da sua identificação nas mais diversas situações, como em sistemas químicos, orgânicos e sociais. Átomos ligam-se a outros na formação de moléculas, seres vivos dependem de intrincadas redes de reações químicas e de interações proteicas. Vasos sangüíneos e neurônios formam redes essenciais para organismos complexos. Construções humanas como a distribuição de água, energia elétrica e telecomunicações podem ser vistas como redes, da mesma forma que estradas, rotas marítmas e aéreas, percursos feitos para entrega de bens e serviços. Relações sociais e negócios conectam pessoas e organizações segundo os mais variados padrões. Computadores, bancos de dados, páginas web, citações bibliográficas e tantos outros elementos compõem suas redes cotidianamente. Estudar as redes pode, com efeito, revelar algumas das leis básicas que governam a existência do Universo na forma em que é conhecido, como se percebe em .

Redes Complexas Uma rede complexa é definida como aquela cuja estrutura não segue um padrão regular. No entanto, há dificuldade em se encontrar na literatura uma conceituação clara e universalmente aceita de padrão regular aplicável a este contexto. Alguns trabalhos entendem Redes Complexas como aquelas que modelam grandes sistemas, privilegiando o tamanho [1] e/ou contando com o senso comum para delimitar seu escopo [5]. Há outros entendimentos possíveis neste campo. Tais abordagens são possíveis, visto que é provável haver concordância de que, por exemplo, os neurônicos ou a Internet formam complexas estruturas. No entanto, elas impõem um grau de imprecisão que indesejado aqui. Na tentativa de eliminar esta imprecisão, buscou-se uma resposta que fosse, no mínimo, aceitável à questão de como definir uma Rede Complexa. A solução encontrada foi fazer uma analogia entre Redes Complexas e grafos e construir, a partir da Teoria dos Grafos, a discussão de interesse.

Clayton Magalhões Domingos RA - 135228