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1 de Julio de 2003
Informática

Redes sin escala

Existen sistemas complejos de apariencia dispar que poseen, subyacentes, arquitecturas organizadas por unos mismos principios. Tal hecho reviste importantes consecuencias en multitud de aplicaciones, del desarrollo de fármacos a la seguridad de Internet.

La World Wide Web es una red sin escala: algunos nodos tienen un número enorme de enlaces, mientras que la gran mayoría de ellos apenas cuenta con unos pocos vínculos. Este mapa, construido en 2003, representa las rutas más cortas desde una página de prueba hasta otras 100.000. Los colores similares representan direcciones web parecidas. [Burch/Cheswick Map; cortesía de Lumeta Corporation]

En síntesis

Diversas redes complejas comparten una importante propiedad: algunos nodos cuentan con un enorme número de vínculos, mientras que la gran mayoría de ellos tiene muy pocos. Tales sistemas reciben el nombre de «redes sin escala».

Las redes sin escala poseen ciertas características de interés. Por ejemplo, son muy robustas frente a los fallos fortuitos en los nodos. Sin embargo, resultan vulnerables a ataques dirigidos hacia los nodos con mayor número de enlaces.

Tales redes son comunes en tecnología, economía e incluso en biología celular. Su estudio promete aplicaciones en numerosos campos, desde el control de virus informáticos en Internet hasta el diseño de nuevos fármacos.

Las redes son ubicuas. El cerebro es una red de células nerviosas conectadas por axones, y las propias células son redes de moléculas conectadas por reacciones bioquímicas. Las sociedades humanas son redes de individuos vinculados por relaciones afectivas y lazos familiares o profesionales. A escala mayor, cabe representar mediante redes los ecosistemas y las cadenas tróficas. Y aparecen por doquier en la tecnología: sirvan de ejemplo Internet, las redes de distribución de electricidad o los sistemas de transporte. Incluso el idioma que usamos para llevar hasta el lector estos pensamientos es una red compuesta por palabras enlazadas entre sí por relaciones sintácticas.

No obstante, a pesar de su importancia y ubicuidad, la estructura y las propiedades de las redes han sido grandes desconocidas hasta hace poco. ¿Cómo pueden las interacciones de unos pocos nodos genéticos que funcionan de modo defectuoso desembocar en un cáncer? ¿Por qué en algunos sistemas sociales o de comunicaciones aparecen fenómenos que se difunden tan rápido, como las epidemias o los virus informáticos? ¿Cómo es posible que haya redes que sigan funcionando aunque fallen la gran mayoría de sus nodos?

Tales preguntas han comenzado a recibir respuesta. A lo largo de los últimos años, se ha descubierto que una gran variedad de redes, desde la World Wide Web hasta el metabolismo celular o las relaciones entre actores de Hollywood, están dominadas por un número no muy grande de nodos que, sin embargo, se hallan conectados a muchos otros. Las redes que contienen este tipo de nodos centrales (hubs, en inglés) tienden a ser «libres de escala». Esto quiere decir que algunos grandes nodos parecen tener un número ilimitado de enlaces, y que ningún nodo es representante típico de los demás. Estas redes se comportan de ciertas formas predecibles. Por ejemplo, son extraordinariamente robustas ante fallos accidentales, al tiempo que sumamente vulnerables a los ataques coordinados.

Estos hallazgos han cambiado cuanto creíamos saber acerca del mundo complejo e interconectado que nos rodea. La existencia de este tipo de nodos de gran tamaño, no considerados por las teorías de redes tradicionales, ofrece indicios convincentes de que numerosos sistemas complejos poseen una arquitectura estricta y regida por leyes fundamentales: leyes que son válidas por igual para las células, los ordenadores, los idiomas y la sociedad. Estos principios organizativos tienen importantes consecuencias en el desarrollo de fármacos, la seguridad de Internet, la lucha contra las epidemias y otras aplicaciones.

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