RETI
concetti essenziali e idee di base
(http://tinyurl.com/networkliteracy)
Mentre il nostro mondo diventa sempre più connesso attraverso l'uso di reti,
o network, che rendono le comunicazioni e la diffusione di informazioni
pressoché istantanee, il livello di comprensione di come queste reti funzionino
avrà un ruolo importante nel determinare quanto la società trarrà beneficio da
questa connettività accresciuta.
In breve, una società connessa richiede un’alfabetizzazione sul concetto di
rete, ossia una conoscenza di base di cosa siano le reti, come possano
essere utilizzate come strumento per la scoperta e per i processi decisionali,
nonché sulle problematiche e i potenziali vantaggi resi accessibili a tutti coloro
che vivono nel mondo interconnesso di oggi.
Inoltre, poiché anche i bambini sono immersi e interagiscono con le reti ogni
giorno, è importante che questo processo di alfabetizzazione sulle reti inizi in
giovane età: infatti poiché le reti (di ogni genere e tipo) sono presenti in tutti gli
aspetti della vita contemporanea, il loro studio dovrebbe riflettersi nella pratica
dell’insegnamento in una maniera interdisciplinare. Eppure, nonostante la loro
importanza e ubiquità, un approccio allo studio delle reti è assente dagli
attuali programmi di istruzione.
Questo opuscolo vuole rappresentare un primo passo volto a favorire lo
sviluppo dell’alfabetizzazione sulle reti. In esso si trovano idee di base per lo
studio delle reti in un linguaggio semplice, presentate attraverso sette gruppi
di concetti essenziali descritti in maniera concisa, in modo da poter essere
usato e capito da tutti. Questo lavoro è nato dalla collaborazione di una
comunità di scienziati e professionisti che sviluppano e utilizzano la scienza
delle reti allo stato dell’arte.
Per ulteriori informazioni e risorse aggiuntive riguardo a questa iniziativa,
visitate il sito web del progetto:
http://sites.google.com/a/binghamton.edu/netscied
2 １ LE RETI SONO OVUNQUE Il concetto di rete è ampio e generico, e descrive come le cose sono
collegate tra loro e interdipendenti. Le reti sono presenti in ogni aspetto della
vita.
Ci sono reti che formano l’infrastruttura tecnica della nostra società -ad
esempio, i sistemi di comunicazione, Internet, le reti elettriche, la rete di
fornitura dell’acqua, reti di trasporto (ferroviario, stradale, aereo), ecc.
Ci sono reti di persone - reti familiari e di amici, reti di e-mail e messaggi di
testo, social network come Facebook, Twitter, Instagram, reti di gruppi
professionali, ecc.
Ci sono reti economiche, reti di prodotti e di distribuzione di prodotti, reti di
transazioni finanziarie, partnership aziendali, reti di commerci internazionali,
ecc.
Ci sono reti biologiche ed ecologiche come le reti neuronali, reti di interazione
tra proteine e tra geni all’interno delle cellule, percorsi di diffusione delle
epidemie, le reti alimentari tra prede e predatori.
Ci sono reti in ambito culturale, come quelle relative alla lingua, la letteratura e
l’arte collegate dalle loro similarità, reti di eventi storici legati da complesse
concatenazioni di causa/effetto, religioni collegate dalle loro radici comuni,
persone unite dagli stessi accadimenti, ecc.
Le reti possono esistere in varie scale spaziali e temporali.
3 2 LE RETI DESCRIVONO COME LE COSE SONO CONNESSE E INTERAGISCONO C’è una disciplina della matematica specificamente dedicata all’analisi delle
reti. Si chiama teoria dei grafi. Moltissime reti possono essere rappresentate
matematicamente come grafi.
Le entità di una rete che sono collegate fra loro sono chiamate nodi, vertici o
attori. Le connessioni sono chiamati link, archi o collegamenti.
Le connessioni possono essere non orientate (simmetriche, A—B è uguale a
B—A) o con una direzione (asimmetriche, AàB è differente da AßB). Si
possono anche indicare collegamenti di diverso tipo e forza.
Il numero di connessioni di un nodo è detto grado del nodo.
Molte reti hanno più di un tipo di connessione, per esempio una rete di amici
può comprendere sia amicizie “offline” sia quelle su Facebook, una rete di
distribuzione di prodotti può prevedere diverse modalità di trasporto, quindi
collegamenti di vario tipo: rete stradale, ferroviaria, aerea, ecc.
Una sequenza di archi che conduce da un nodo, attraverso altri nodi, a un
altro nodo è chiamato percorso.
Un gruppo di nodi all'interno del quale esiste sempre un percorso tra due
nodi qualsiasi del gruppo è chiamato componente connessa. Alcune reti
hanno più componenti connesse che possono essere isolate l'una dall'altra.
Esistono anche reti studiate usando strutture matematiche più complesse dei
grafi.
4 ３ LE RETI POSSONO AIUTARE A RIVELARE SCHEMI E ARCHITETTURE È possibile rappresentare un oggetto come una rete descrivendo le sue parti
e come sono collegate tra di loro. Tale rappresentazione “a rete” è un potente
modo per studiare le proprietà di un sistema.
Le proprietà osservabili in una rete includono:
o come i gradi (il numero di connessioni di un nodo) sono distribuiti tra
i vari nodi
o quali nodi, parti o connessioni sono più importanti
o i punti di forza e punti deboli della rete
o se ci sono sotto-strutture o gerarchie
o quanti passaggi attraverso altri nodi sono, in media, necessari per
spostarsi da un nodo a un qualsiasi altro nella rete
In alcune reti, è possibile trovare un piccolo numero di nodi che hanno un
grado molto più grande rispetto ad altri. Essi sono spesso chiamati fulcri, o
hub.
In alcune reti è possibile trovare gruppi di nodi più densamente collegati tra
loro rispetto a una rete le cui connessioni siano state distribuite casualmente.
Questi gruppi sono talvolta chiamati cluster o comunità, e possono occupare
una parte centrale, o nucleo, di una rete.
Utilizzando questi dati si può talvolta dedurre come una rete si è formata, o
fare previsioni sui processi dinamici che avvengono sulla rete, o ancora
sull’evoluzione della sua struttura.
5 ４ VISUALIZZARE UNA RETE PUÒ AIUTARE LA SUA COMPRENSIONE Le reti possono essere visualizzate in molti modi diversi.
È possibile disegnare un diagramma di una rete collegando i nodi tra loro
attraverso gli archi.
C’è una grande varietà di strumenti software disponibili per la
visualizzazione di reti.
La visualizzazione di una rete spesso aiuta a capire e comunicare idee e
informazioni sulla connettività in un modo intuitivo e non tecnico.
L’uso di infografiche creative, tra cui quelle a rete, gioca un ruolo molto
importante nel rendere efficace una visualizzazione.
È tuttavia importante porre attenzione all'interpretazione e alla valutazione
di una visualizzazione perché in genere essa non racconta tutta la storia di
una rete.
6 ５ I COMPUTER PERMETTONO DI STUDIARE LE RETI DEL MONDO REALE La tecnologia informatica ha considerevolmente aumentato la capacità di
studiare le reti, e questo è particolarmente importante per quelle più grandi
e con una struttura complessa.
Molti strumenti software sono
visualizzazione e l’analisi delle reti.
disponibili
gratuitamente
per
la
Attraverso i computer e con un’adeguata conoscenza, la costruzione, la
visualizzazione e l’analisi delle reti sono potenzialmente alla portata di molti
(e non solo degli scienziati).
Attraverso Internet, ognuno può avere accesso a una grande massa di dati
relativi a molti tipi di rete.
I computer permettono di simulare reti ipotetiche o virtuali, e processi
dinamici su reti reali e virtuali.
Imparare competenze informatiche specifiche apre la porta a molte
possibilità per una carriera, come quella di scienziato, analista dati,
ingegnere del software, educatore, sviluppatore web, media creator e
molti altri.
7 ６ LE RETI AIUTANO A CONFRONTARE UN'AMPIA VARIETÀ DI SISTEMI Vari tipi di sistemi diversi, una volta rappresentati come reti, possono
essere analizzati riguardo alle loro similarità e differenze.
Alcune proprietà di rete spesso appaiono in molti sistemi apparentemente
non correlati. Questo implica che esistono alcuni principi generali della
connettività che si applicano a domini diversi.
Altre proprietà della rete, invece, sono diverse in sistemi diversi. Queste
proprietà possono aiutare a classificare le reti in famiglie differenti al fine di
indagare perché sono diverse.
La scienza è in genere condotta in aree separate di ricerca denominate
discipline. Le reti possono contribuire ad attraversare i confini disciplinari e
realizzare un approccio olistico e una più completa comprensione del
mondo.
Le reti possono facilitare il trasferimento di conoscenza attraverso diverse
aree di studio.
8 ７ LA STRUTTURA DI UNA RETE PUÒ INFLUENZARE IL SUO STATO E VICEVERSA La struttura della rete mostra come gli elementi sono collegati nella rete.
Lo stato della rete descrive le proprietà dei suoi nodi e dei suoi archi.
La struttura e lo stato di una rete possono cambiare nel tempo.
Le scale temporali in cui la struttura e lo stato di una rete co-evolvono
possono essere simili o meno.
La struttura di una rete può influenzare i cambiamenti dello stato della rete.
Esempi includono la diffusione di virus e malattie (la struttura di una rete
sociale può determinare la velocità di diffusione di un virus), i
comportamenti umani, la diffusione di memi o altre informazioni in un
social network, il traffico sulla rete stradale in una città.
Lo stato di una rete può influenzare i cambiamenti della struttura della rete.
Esempi includono la creazione di nuovi "followers" nei social media (un hub
attira naturalmente altri nodi), e la costruzione di nuove strade per
affrontare ingorghi.
9 RINGRAZIAMENTI
L'iniziativa Network Literacy (trad. it. Reti di Paolo
Tieri e Paola Travaglini) non sarebbe stata possibile
senza
la
partecipazione,
il
sostegno,
e
l’incoraggiamento ricevuti da:
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o
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Army Research Office, USA
Albert-László Barabási, Northeastern University,
Boston, USA
Raissa D'Souza, University of California Davis,
USA
National Science Foundation, USA
Sarah Schroedinger, NOAA, USA
H. Eugene Stanley, Boston University, USA
Craig Strang, Lawrence Hall of Science, USA
La Network Science Society
Studenti e insegnanti delle conferenze NetSci
University of California Berkeley, USA
e tutti i membri della comunità di scienze delle reti
che hanno sostenuto e contribuito a questo
impegno.
HANNO PARTECIPATO:
o
o
o
o
o
Catherine Cramer, New York Hall of Science,
USA
Mason A. Porter, Istituto di Matematica,
Università di Oxford, GB
Hiroki Sayama, Binghamton University, State
University di New York, USA
Lori Sheetz, The Science Center Network, US
Military Academy di West Point, USA
Stephen Uzzo, New York Hall of Science, USA
e
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o
o
o
o
o
o
Alvar Agusti, Hospital Clínic de Barcelona, ES
Chris Arney, US Military Academy, West Point,
USA
Robert F. Chen, University of Massachussets,
Boston, USA
Arthur Hjorth, Northwestern University, Evanston,
IL, USA
Khaldoun Khashanah, Stevens Institute of
Technology, Hoboken, NJ, USA
Yasamin Khorramzadeh, Virginia Bioinformatics
Institute, VA, USA
Erik Laby
Toshihiro Tanizawa, Kochi National College of
Technology, JP
Paolo Tieri, Consiglio Nazionale delle Ricerche,
Roma, IT
Brooke Foucault Welles, Northeastern University,
Boston, USA
o
Robin Wilkins, Wake Forest School of Medicine,
Winston-Salem, NC, USA
I punti di vista, le opinioni e le scoperte contenute in
questo rapporto sono quelle degli autori e non
devono essere interpretati come una posizione
ufficiale, politica o decisione del Dipartimento
dell’Esercito degli Stati Uniti d’America a meno che
non sia così specificato da altra documentazione.
Per ulteriori informazioni sul progetto Network
Literacy,
contattare
Catherine
Cramer,
[email protected] ; Paolo Tieri, [email protected]
https://sites.google.com/a/binghamton.edu/netscied
https://www.facebook.com/netscied
IMAGE CREDITS
A leaf, backlit by the sun, with veins visible, Curran
Kelleher
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(http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA3.0
(http://creativecommons.org/licenses/bysa/3.0/)] via Wikimedia Commons
Feedback Loops in a System Dynamics Model,
National Cancer Institute [Public domain], via
Wikimedia Commons
The Matrix - Screenshot of the famous GLMatrix
screensaver, Jamie Zawinski [Attribution], via
Wikimedia Commons
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Layout design di Hiroki Sayama.
È possibile la condivisione e l'adattamento di questo
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Roma, Aprile 2015.