Per uno studioso inglese o un avido lettore, il Canone di Shakespeare rappresenta alcune delle più grandi opere letterarie della lingua inglese. Per uno scienziato di rete, Le 37 commedie di Shakespeare e l'884, Le 421 parole che contengono rappresentano anche una rete di comunicazione estremamente complessa. Scienziati di rete, che impiegano la matematica, fisica, e informatica per studiare sistemi vasti e interconnessi, hanno il compito di utilizzare approcci statisticamente rigorosi per comprendere come le reti complesse, come tutto Shakespeare, trasmettere informazioni al cervello umano.

Nuova ricerca pubblicata su Fisica della natura utilizza strumenti della scienza delle reti per spiegare come reti di comunicazione complesse possono trasmettere in modo efficiente grandi quantità di informazioni al cervello umano. Condotto dal postdoc Christopher Lynn, studenti laureati Ari Kahn e Lia Papadopoulos, e la professoressa Danielle S. Bassett, lo studio ha rilevato che diversi tipi di reti, compresi quelli che si trovano nelle opere letterarie, brani musicali, e connessioni sociali, hanno una struttura sottostante simile che consente loro di condividere le informazioni in modo rapido ed efficiente.

Parlando tecnicamente, una rete è semplicemente una rappresentazione statistica e grafica delle connessioni, noto come bordi, tra diversi punti finali, chiamati nodi. In pezzi di letteratura, Per esempio, un nodo può essere una parola, e un bordo può collegare le parole quando appaiono una accanto all'altra ("mio"— "regno"— "per"— "un"—"cavallo") o quando trasmettono idee o concetti simili ("giallo"—"arancione" -"rosso").

Il vantaggio di usare la scienza delle reti per studiare cose come le lingue, dice Lynn, è che una volta definite le relazioni su piccola scala, i ricercatori possono usare queste connessioni per fare inferenze sulla struttura di una rete su una scala molto più ampia. "Una volta definiti i nodi e gli spigoli, puoi rimpicciolire e iniziare a chiedere come appare la struttura di questo intero oggetto e perché ha quella struttura specifica, "dice Lynn.

Basandosi sul recente studio del gruppo che modella il modo in cui il cervello elabora informazioni complesse, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo quadro analitico per determinare la quantità di informazioni veicolate da una rete e quanto è efficiente nel trasmettere tali informazioni. "Per calcolare l'efficienza della comunicazione, hai bisogno di un modello di come gli umani ricevono le informazioni, " lui dice.

Con questo quadro analitico, i ricercatori hanno valutato 40 reti di comunicazione del mondo reale per vedere quali caratteristiche erano cruciali per la comunicazione delle informazioni. Hanno guardato opere di letteratura inglese, compreso il canone di Shakespeare e "Orgoglio e pregiudizio" di Jane Austen, " insieme a brani musicali come la Sonata n. 11 di Mozart e la "Bohemian Rhapsody" dei Queen. Hanno anche studiato reti di relazioni sociali, comprese le reti di co-autore nella scienza e le connessioni di amici di Facebook.

Dopo aver esaminato questo gruppo eterogeneo di reti, i ricercatori hanno scoperto che la struttura su larga scala di una rete era essenziale per la capacità di tale rete di trasmettere informazioni. Ciò che è stato sorprendente è quanto questa struttura fosse simile nelle diverse reti, se la rete rappresentasse transizioni nominali in un'opera letteraria o progressioni melodiche in un brano musicale.

Ciò che rende queste reti ricche di informazioni ed efficienti è un equilibrio tra due caratteristiche chiave della rete note come struttura "comunitaria" e struttura "eterogenea". La struttura della comunità si verifica quando i nodi si raggruppano e formano cluster che evocano concetti correlati. Dire la parola "cane" potrebbe far venire in mente "palla, " "Frisbee, " o "osso, " per esempio. Tale struttura comunitaria aiuta a rendere le reti più efficienti perché una persona può anticipare quale parola o idea potrebbe venire dopo.

Ma se una persona può anticipare ciò che verrà dopo, non ci saranno molte informazioni trasmesse perché l'informazione è direttamente correlata alla sorpresa. Per fornire informazioni, le reti devono avere una miscela "eterogenea" di nodi sia ben collegati che scarsamente connessi. Prendiamo ad esempio le opere di Shakespeare. Mentre "il" e "e" sono usati 28, 944 e 27, 317 volte, rispettivamente, ce ne sono anche 12, 493 forme di parole che si verificano solo una volta. "In un hub come, 'il, ' non puoi prevedere dove stai per andare, " dice Lynn. "Si scopre che questi nodi hub sono davvero importanti per generare sorpresa o, equivalentemente, informazione."

Ciò che affascina Lynn è come l'equilibrio tra struttura eterogenea e comunitaria sia la chiave per creare reti ricche di informazioni ma anche facili da interpretare. "Le persone hanno studiato queste due strutture per molto tempo; sono due dei concetti fondamentali della scienza delle reti, " dice. "Questo studio fornisce una spiegazione del perché alcune di queste reti sono strutturate nel modo in cui sono:perché cercano di comunicare le informazioni in modo efficiente. Questo è quello che penso sia la parte più bella, " lui dice.

I ricercatori continueranno questo lavoro ampliando i tipi di reti di comunicazione che valutano, con l'obiettivo di ricercare tendenze nel tempo e differenze e somiglianze tra opere di altre lingue e culture. "Siamo anche particolarmente interessati a delineare come una comunicazione efficiente sia correlata alla correzione degli errori, " dice Bassett. "I nostri risultati preliminari suggeriscono che le reti del mondo reale aiutano gli esseri umani a correggere automaticamente i propri errori".