La Scienza delle Reti e la Teoria della Complessità

Un individuo, una pagina web, un’azienda o un virus dal punto di vista della scienza delle reti sono tutti assimilabili ad un nodo collegato ad una propria rete di nodi affini ma non identici.

Chi cerca lavoro ha maggiori possibilità di trovarlo rivolgendosi alla rete di amici intimi e parenti oppure farebbe meglio a consegnare il proprio curriculum ad estranei a malapena conosciuti ? Per mettere in crisi profonda una rete terroristica o mafiosa quali e quanti appartenenti bisogna neutralizzare ? Qual è il metodo migliore per vendere i propri prodotti ? Su quante molecole di una cellula tumorale bisognerebbe intervenire per debellare la malattia ?

A queste e ad innumerevoli altre domande che abbracciano ogni ramo del sapere sta cercando di dare risposte e soluzioni un nuovo metodo scientifico focalizzato sulla dinamica dell’insieme degli elementi organizzati come sistema, invece di procedere con la tradizionale analisi del singolo elemento separato dal suo contesto. L’oggetto di studio a cui ci si riferisce è quello relativo alle leggi della complessità, del caos e delle reti.

La conoscenza di tali teorie viene promossa a livello istituzionale attraverso corsi universitari e progetti di ricerca presso enti pubblici e privati (1), ed il campo di applicazione riguarda la fisica, la chimica, la biologia, l’economia, il patrimonio culturale ed altro ancora. Fino ad oggi ha prevalso la logica riduzionista con l’analisi e la sperimentazione effettuata sui singoli componenti del sistema, attraverso la frammentazione dell’atomo negli acceleratori, la separazione delle cellule in laboratorio, il comportamento individuale isolato dal contesto sociale o economico, ma questo metodo presenta evidenti limiti : alcune proprietà e caratteristiche “emergono” solo durante l’interazione degli elementi tra loro.
Non è possibile capire come funziona un’automobile finché è ridotta in singoli pezzi e studiandone solo la dinamo, il cerchione o il pistone. Si può capire molto di più se la vettura viene osservata quando ogni singolo pezzo è collegato e l’insieme interagisce : il movimento dell’auto emerge solamente dopo aver avvitato ogni singolo componente, ed è quindi una caratteristica del sistema costituito da numerose parti. Il metodo globale appena descritto vale per ogni tipo di sistema, ogni rete, ogni organizzazione del mondo reale.

Esistono numerosi testi che permettono una comprensione chiara e pratica di questo argomento, adoperabile nelle problematiche quotidiane personali. Il fisico teorico Barabási nel suo libro “Link” ripercorre la storia di questo complesso ed affascinante argomento con lo scopo di “insegnare a pensare le reti”. La ricerca ha individuato alcune proprietà possedute dalle reti, tra le quali ad esempio spicca quella relativa alla loro capacità di organizzarsi in proprio (autorganizzazione) anche se al momento non se ne comprende la causa profonda.
Si consideri un esempio concreto come la rete di Internet: costruita negli anni ’60 con modalità “distribuita”  secondo le idee di ricercatori come Paul Baran, Donald Davies ed altri, essa si è sviluppata “da sola” e vive di “vita propria”, per dirla con Barabási. In altre parole ciascun individuo acquista per conto proprio un computer e si collega senza un permesso o un progetto, creando così nuovi nodi e link. Dalla caotica massa di individui che decidono in modo locale e distribuito, senza che nessuno possieda una mappa dettagliata di questa rete, è emerso il sistema che tutti conosciamo e usiamo e il cui funzionamento avviene in modo ordinato: Internet si è quindi “autorganizzato” e continua a crescere al punto che non pochi ricercatori cominciano a chiedersi se e quando questo immenso collegamento informatico diverrà “autocosciente” come nella nota serie di romanzi e film di fantascienza che ipotizzano la ribellione dello Skynet e l’azione dei Terminators.
Nel racconto, il salto di consapevolezza effettuato dallo Skynet descrive la comparsa di un’intelligenza artificiale autonoma come conseguenza di una proprietà che emerge dalla massa dei singoli collegamenti della rete informatica mondiale nell’istante in cui viene raggiunto e superato il punto critico. Questa autorganizzazione sembra una proprietà molto diffusa non soltanto in ambito tecnologico ma anche in natura, come ad esempio nelle reti dei neuroni che costituiscono il cervello o nella rete di distribuzione dei virus dell’AIDS o di altre malattie o anche nelle reti di comunità umane, animali e vegetali. Un punto fondamentale da considerare in queste teorie è che i nodi di una rete non sono tutti uguali e sono in competizione continua tra loro. Un individuo, una pagina web, un’azienda o un virus dal punto di vista della scienza delle reti sono tutti assimilabili ad un nodo collegato ad una propria rete di nodi affini ma non identici.
Nella realtà ogni persona è dotata di un proprio DNA che rende più o meno resistenti o vulnerabili a determinate malattie, così come un virus è più o meno aggressivo in confronto ad un altro. Lo stesso vale per le aziende e le pagine web capaci di produrre oggetti e contenuti di qualità molto differenti. L’abilità competitiva di ogni nodo – definita “Fitness”- varia notevolmente e nella competizione tra i nodi le prestazioni e l’efficacia di ciascuno di essi sarà di conseguenza notevolmente diversa, come in una gara a cui partecipano auto di ogni epoca, nella quale le auto più moderne e tecnologiche avranno facile gioco su quelle più vecchie, avranno cioè una Fitness migliore. Barabási ipotizza perciò un modello teorico di rete che definisce “ a Fitness” secondo il quale ad esempio una pagina web esistente da tempo e con contenuti di alta qualità e che possiede molti collegamenti è destinata ad accumulare nel tempo sempre più collegamenti in confronto ad un’altra pagina web che abbia, per ipotesi, un buon contenuto ma una breve storia perché creata di recente – secondo il principio del “chi più ha più avrà” ovvero “il ricco diventa sempre più ricco”. In sintesi, soltanto alcuni nodi risultano connessi con un numero elevato di link e questi tendono ad aumentare nel tempo in modo esponenziale.

Questi nodi iperconnessi, da Barabàsi definiti “Hub”, nella realtà corrispondono ad esempio a quegli individui che hanno facilità di rapporto interpersonale e possiedono una rubrica telefonica colma di numeri e indirizzi, come gli opinion leaders del marketing o gli influencers che intuiscono per primi le novità importanti. In altri contesti gli hub sono le aziende, le molecole, le pagine web collegate a dismisura in confronto alla media della propria categoria di appartenenza.
A questo punto si possiedono elementi sufficienti per dedurre le risposte alle domande iniziali: la probabilità di trovare lavoro è maggiore se si invia il proprio curriculum ad un “ hub “ che potrebbe essere anche una persona appena conosciuta ma collocata al centro di una rete di interessi e collegamenti, piuttosto che rivolgersi alla cerchia ristretta costituita dall’amico di vecchia data e dal parente (escludendo i casi di nepotismo o corruzione ovviamente). Nel libro viene riportato lo studio condotto dal sociologo Granovetter pubblicato nel 1973 (“ La forza dei legami deboli ”) a conferma della validità di questa scelta (2). La stessa strategia è valida in ogni altro campo di attività, ad esempio nella costruzione di un’ideologia o di un’organizzazione politica, sociale, terroristica o religiosa. Riesaminando gli eventi storici alla luce di queste teorie è facile individuare uno schema quasi costante in cui l’ideologo o l’inventore per diffondere con successo le proprie idee o invenzioni deve connettersi ad uno o più hub – cioè apostoli, propagandisti, pubblicisti e simili – iperconnessi alla gran parte dei potenziali destinatari. Gli hub costituiscono il punto di forza delle reti ma anche il loro tallone d’Achille. Nelle situazioni  in cui è necessario disgregare una rete, come nel caso della  lotta al crimine organizzato, al terrorismo o alle malattie, nella logica delle reti l’intervento dovrebbe essere rivolto specificamente sugli hub. Nel caso della malattia, per esempio, i teorici della complessità invitano a riconsiderare le cellule e i geni come ad insiemi e reti di molecole collegate tra loro. Lo stesso Barabási è coautore di un articolo (3) in cui viene ipotizzata una cornice sistemica delle malattie umane e dove viene coniato il termine di “Rete delle Malattie Umane” (HDN : Human Disease Network) i cui i nodi sarebbero rappresentati dalle malattie. Due o più malattie vengono considerate collegate tra loro quando hanno in comune lo stesso gene mutato. Ad oggi questa conoscenza rimane però in gran parte teorica e per una possibile applicazione pratica bisognerà attendere ulteriori ricerche.
Altro testo notevole sullo stesso argomento è quello di Alberto Gandolfi dal titolo “Formicai, imperi, cervelli : introduzione alla scienza della complessità” dove l’esposizione fluida ed elegante dei principi fondamentali viene riccamente corredata di esempi pratici. D’altronde l’autore possiede un curriculum professionale composito che abbraccia la genetica, le biotecnologie ma anche la gestione aziendale, l’insegnamento ed il Problem Solving e questo spiega la perizia e la chiarezza con cui l’argomento viene trattato. Tra gli argomenti interessanti riportati nel libro in questione colpisce quello dell’insegnamento del metodo sistemico che a giudizio di Gandolfi dovrebbe essere acquisito a partire dall’età scolare e con l’ausilio di tecnologie informatiche. In particolare viene proposto come esempio il gioco per computer che lo psicologo tedesco Dietrich Dörner utilizza per misurare negli individui la capacità gestionale di un sistema complesso. In questa simulazione i partecipanti devono favorire lo sviluppo di una regione africana immaginaria (Tanaland) nell’arco di 10 anni usando le risorse e prendendo decisioni come quella di costruire dighe, scuole, campi e simili. Ogni decisione ha conseguenze sull’intero sistema e le conseguenze a lungo termine sono difficilmente prevedibili : se un giocatore, usando il buon senso comune, decidesse di adoperare dei pesticidi per eliminare ratti e topi (che causano danni ma si nutrono di insetti) si accorgerebbe inevitabilmente che a distanza di tempo ciò causerebbe un aumento numerico degli insetti e, di conseguenza, un ulteriore danno alle coltivazioni. L’autore definisce “miopia operativa” questa difficoltà dell’essere umano nel prevedere gli effetti a lungo termine delle proprie azioni e sottolinea come sia rara e difficile la “decisione giusta”.
Un allenamento, ed un invito a pensare in modo sistemico, rivolto ad ogni abitante del sistema-pianeta, nessuno escluso.

Paolo Salvatore Polizzi

(Articolo tratto dal mensile “Lo Scaffale” – N. 5 di maggio 2016)

Per saperne di più :
1) Tra i più noti si ricordano l’ Istituto dei Sistemi Complessi, presso Consiglio Nazionale delle Ricerche (WWW.ISC.CNR.IT) per l’Italia; Institute for nonlinear science, Univ. Of California (San Diego); Institut des Systèmes Complexes,  (Paris  Ile-de-France) ; Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems (Dresda). Vedi anche I Master di Econofisica.
2) L’articolo originale di Granovetter gratuito ed in inglese si trova al seguente indirizzo https://sociology.stanford.edu/sites/default/files/publications/the_strength_of_weak_ties_and_exch_w-gans.pdf
3) “The human disease network”,  di Kwang-Il Goh et al. ; PNAS, May 22,2007, vol. 104, n. 21 8685-8690. (www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0701361104 )

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