Che si parli della propagazione di un’infezione o di un’informazione, descrivere lo spostamento degli elementi attraverso reti reali e virtuali è molto complesso, per l’altissima quantità dei percorsi a disposizione e delle interazioni che si possono creare lungo gli stessi. Il gruppo di ricercatori di cui fa parte il team il Dipartimento di Fisica e Astronomia coordinato da Duccio Fanelli ha messo a punto un algoritmo che descrive il processo di diffusione su rete, isolando per la prima volta l’effetto generato dall’interferenza che si crea in condizioni di grande affollamento o alta densità. La ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.
“Per scorrere in modo fluido su una rete reale, come un tratto di autostrada, cerchiamo intuitivamente di evitare i nodi affollati – spiega Duccio Fanelli, docente di Fisica della materia -. In condizioni di densità elevata si creano congestioni sui nodi che occupano posizioni centrali, e che sono quindi più facilmente raggiungibili. Il traffico viene pertanto ridirezionato verso nodi più periferici, che acquistano, in queste condizioni, rilevanza strategica.”
Il modello matematico elaborato in collaborazione con i ricercatori delle Università di Namur (Belgio) e di Orléans (Francia) descrive lo schema di diffusione su rete, tenendo conto, per la prima volta, delle interazioni che insorgono in condizioni di affollamento, quando le unità in movimento, dette anche “camminatori”, devono contendersi lo spazio a disposizione.
“I costituenti elementari (automobili, pacchetti di informazione fra “routers”, virus, etc) – prosegue il docente – saltano da un nodo all’altro, seguendo la tela intricata delle connessioni che definiscono l’architettura della rete sulla quale il processo ha luogo. In condizioni di significativo affollamento, il ruolo dei nodi non centrali, di modesta importanza secondo l’accezione comune, può diventare determinante nell’orchestrare il trasporto su rete.”
Nello studio, i ricercatori sono riusciti a trarre un’ulteriore importante conclusione. Stimando la densità di “camminatori” su un nodo, e sfruttando l’interazione indiretta che si crea fra gli stessi per effetto della competizione per lo spazio, è possibile risalire alla struttura della rete (che immaginiamo non sia a priori accessibile) determinando, fra le altre cose, e con un estremo grado di accuratezza, il numero di nodi che la compongono. Il metodo proposto è stato testato con successo utilizzando reti virtuali, generate con un calcolatore, e reti reali, come quelle sociali e metaboliche.
“Il nostro modello – commenta Fanelli, riflettendo sul risvolto principale della ricerca pubblicata – ha valenza generale e in quanto tale trova applicazione in diversi ambiti di indagine, dai modelli di traffico all’ottimizzazione degli algoritmi di ricerca su Internet. Ripensare l’ordinamento gerarchico dei nodi a seconda delle condizioni di traffico potrebbe, in un futuro non lontano, ispirare una nuova generazione di motori di ricerca su Internet, modificando così in modo sostanziale i risultati ad oggi ottenuti a partire da una specifica chiave”.
