La teoria delle reti è un metodo per analizzare le connessioni tra i nodi di un sistema. Uno degli aspetti più convincenti della teoria delle reti è che le scoperte relative a un campo, come la biologia cellulare, può essere astratto in una forma che si applica direttamente a un campo completamente diverso, come i modelli di traffico interstatale. L'applicazione più nota della teoria delle reti è il social networking. In una rete sociale, ogni persona è un nodo connesso ad altri nodi. Inoltre, una frazione di nodi all'interno di una rete, le cosiddette interconnessioni, si collegherà ai nodi nelle reti vicine.

Questo tipo di complesso, la rete sovrapposta è indicata come una struttura comunitaria. La caratterizzazione di queste strutture è fondamentale nello studio dei sistemi in rete, ma i ricercatori non hanno compreso appieno come la struttura della comunità influenzi la resilienza della rete. Una collaborazione internazionale di ricercatori ha sviluppato il primo quadro teorico dimostrando che la struttura della comunità influisce in modo significativo sulla resilienza di un sistema; i loro risultati hanno applicazioni ad ampio raggio in ambito sociale, tecnologico, sistemi biologici e climatici. Hanno pubblicato il loro nuovo quadro teorico nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

La resilienza del sistema è un modo per descrivere la robustezza di una rete. Per esplorare gli effetti della struttura comunitaria sulla resilienza, i ricercatori hanno applicato una teoria chiamata percolazione. Fondamentalmente, la teoria della percolazione cerca la probabilità di un percorso aperto attraverso una rete. La percolazione è fortemente influenzata dal numero di nodi interconnessi all'interno di una rete.

Non è possibile che tutti i nodi di una rete diventino interlink. Come esempio, gli autori citano gli aeroporti internazionali:"Solo alcuni aeroporti hanno le piste più lunghe, amministrazione doganale, e controllo passaporti richiesto per i voli internazionali, e quando un nodo aeroportuale dispone già di interconnessioni, i costi per l'aggiunta di ulteriori interconnessioni sono notevolmente inferiori." Al contrario, un aeroporto più piccolo senza questi vantaggi infrastrutturali non sarebbe in grado di connettersi ad aeroporti di altri paesi. Questo è analogo alle persone che possiedono la capacità sociale di interconnettere diversi quartieri della rete, o cellule cerebrali che hanno la capacità morfologica di collegare le strutture cerebrali.

I ricercatori hanno scoperto che le interconnessioni tra le diverse comunità influenzano profondamente la transizione di fase di percolazione:paragonano la frazione di nodi con interconnessioni a un campo esterno in una transizione di fase fisica. Riferiscono che i sistemi diventano più stabili e resilienti all'aumentare della frazione di nodi con interconnessioni. Per quanto riguarda i social network, maggiore è il numero di popolari, persone intercomunitarie all'interno di una rete, più la rete sarà resiliente a forze esterne come sconvolgimenti politici o disastri naturali.

Gli autori sottolineano che i loro risultati si applicano ad altri tipi di reti. Loro scrivono, "Sebbene la nostra teoria sia applicata qui per studiare la resilienza dei moduli all'interno di una singola rete, può essere esteso per studiare la resilienza delle reti interdipendenti e delle reti multiplex."

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