(1)

NetworksNetworksNetworks

(2)

Parole chiave:Parole chiave:

Reti

Topologia

Grafo

Piccolomondo

Oracolo

Ordine

Caos/Caso

Vulnerabilità

Potenza

Hub

Winner

Fitness Ipertesti

(3)

Mutamenti economici e mutamenti di rete

Cristina Capineri, “Reti di comunicazione nell’era dell’informazione”

(4)

Informazione e reti immateriali

• Avvio delle colture agricole (uomo sapiens – fine ‘700)

• Processo di industrializzazione (1800-1956)

• Società dell’Informazione(1956 ad oggi)

1980

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Storia delle reti di comunicazione

Introduzione della scrittura (5000 anni fa)

Invenzione della stampa (Gutemberg, 1475)

Comunicazioni attraverso l’etere (Meucci, Bell, Marconi, 1900)

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Convergenza, innovazione, politiche

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La nascita degli ipertesti elettronici: Vannevar Bush, Douglas Engelbart,Ted Nelson

Memex (1945) Xanadu (1965)Augment (1960)

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"La nostra incapacità di trovare documenti è in gran parte causata dall'artificialità dei sistemi di indicizzazione. Quando i dati di ogni tipo sono memorizzati, vengono organizzati alfabeticamente o numericamente e l'informazione è trovata (quando lo è) inseguendola da una sottoclasse a un'altra sottoclasse. [.] La mente umana non funziona così. Opera per associazioni. Con un argomento in suo possesso, passa istantaneamente al successivo suggerito dall'associazione di pensieri, in accordo con alcune intricate reti (web) di tracce condotte dalle celle del cervello. [.] Le tracce che non vengono seguite frequentemente tendono a svanire, gli argomenti non sono completamente permanenti, la memoria è transitoria. Tuttavia la velocità dell'azione, l'intrigo delle tracce, i dettagli delle immagini mentali, sono impressionanti oltre ogni altro elemento in natura"

Vannevar Bush – Memex e ipertesti (1945)Vannevar Bush – Memex e ipertesti (1945)

As we may think - 1945

(9)

il memex avrebbe dovuto consentire la creazione di collegamenti stabili tra documenti diversi, attraverso la loro semplice selezione e la pressione di un tasto da parte dell'utente. Questa sua caratteristica rende il memex di Bush il precursore dei sistemi ipertestuali come quelli che costituiscono il World Wide Web.

(10)

Augment (1960 – 1975)

•Prima realizzazione di ipertesto elettronico

•Human Augmentation

•Sistema basato su Link e Nodi

•HW e SW. Mouse, Gui, WordProcessor

•D.Engelbart si rifà direttamente alle idee di V.Bush espresse in “As we may think”

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Samuel Coleridge – Kubla Khan (Vision of a Dream, 1798)

Kubla Khan fece in Xanadu Una meravigliosa casa di piacevolezza: Dove Alfeo, sacro fiume, verso un mare Senza sole fluiva giù Per caverne che l'uomo non può misurare. Per cinque e cinque miglia di fertile suono Lo circondò con torri e mura; C'erano bei giardini, ruscelli sinuosi, Alberi da incenso in fioritura; C'erano boschi antichi come le colline

E assolate macchie di verzura.

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“Xanadu the magic place of literary memory, where nothing is forgotten”

(13)

Xanadu o il Docuverso (1965)

…tutta la produzione informativa umana, "una rete mondiale che possa essere utilizzata da centinaia di milioni di utenti simultaneamente, costituita dall'insieme degli scritti, delle immagini, dei dati conservati in tutto il mondo".

Hypertext - Hypermedia

(14)

La rete si basa sulla comunicazione molti a molti

• Il sapere é un prodotto collettivo

• Solo dalla distribuzione delle competenze e delle informazioni può nascere la conoscenza

• E' impossibile prevederne lo sviluppo perché é creativo, complesso, dinamico e capace di apprendimento.

• E' possibile commettere errori

• Prevede l' interazione con l' ambiente e gli altri agenti sociali in modo non strutturato

(15)

(16)

(17)

1720: la città di Königsberg (adesso Kaliningrad, Russia) ha una geografia particolare: si trova alla confluenza di due fiumi, comprende un isolotto ed è divisa in quattro parti.

(18)

La storia narra che gli abitanti si divertissero a scommettere sulla possibilità di trovare un percorso che, partendo da una qualsiasi delle quattro zone della città, permettesse loro di attraversare ciascun ponte soltanto una volta.

I ponti di KonisbergI ponti di Konisberg

(19)

Solutio problematis ad geometriam situs Solutio problematis ad geometriam situs pertinentispertinentis

Leonhard Euler (1707 – 1787)

(20)

Nasce la topologiaNasce la topologia

17351735

(21)

A=5B=3C=3D=3

Ovvero la descrizione matematica delle reti

(22)

che possono essere rappresentate attraverso grafi

(23)

ed essere finalmente studiate nel loro ed essere finalmente studiate nel loro

tracciato…tracciato…

(24)

……e crescitae crescita

(25)

A Köninsberg comunque il problema fu dunque risolto, e, per buona pace dei suoi abitanti, nel 1875 fu costruito un ottavo ponte.

L’ottavo ponteL’ottavo ponte

(26)

4

4

3

5

(27)

MultigrafoMultigrafo

(28)

• Ad esempio, la struttura dei link del Worl Wide Web, come tutti gli ipertesti, può essere rappresentata da un grafo orientato, dove i vertici sono gli articoli e gli archi rappresentano l'esistenza di un link tra una pagina e l'altra.

• Lo sviluppo di algoritmi per maneggiare i grafi è una delle aree di maggior interesse dell'informatica.

Reti come grafiReti come grafi

(29)

1735/19501735/1950

(30)

Paul Erdòs/Alfred RenyiPaul Erdòs/Alfred Renyi

1913 - 1996 1921 - 1970

(31)

La festa

(32)

““On the evolution of the random graph”On the evolution of the random graph”

19601960

(33)

Reti casuali/Random NetworkReti casuali/Random Network

vertici

archi

(nodi)

(link)

(34)

Reti casuali:topologiaReti casuali:topologia

I grafi casuali, pur non essendo regolari, non avendo cioè esattamente lo stesso numero di legami, distribuiscono tuttavia il numero dei link in modo equivalente

Anche se non tutti i nodi di una rete di questo tipo sono connessi nello stesso grado, la maggior parte hanno uno scarso numero di connessioni.

(35)

Reti casualiReti casuali

Una predizione importante di questo modello di rete era che grazie alla distribuzione casuale, il sistema risultante sarebbe stato profondamente democratico, cioé tutti i nodi della rete avrebbero avuto lo stesso numero di Link

Da quando le reti casuali sono state inventate nel 1959 hanno dominato la scena: complessità e casualità erano considerate equivalenti

(36)

•Principalmente col termine rete si intende una serie di componenti, sistemi o entità interconnessi tra di loro.

Rete/Network…Rete/Network…

•Una rete è un insieme di nodi interconnessi che possiedono uno o più legami (link) con cui si mettono in contatto l’uno con l’altro.

•Tutto è rete. Da Internet al Dna, dalle epidemie ai mercati finanziari, tutto può essere interpretato come nodi interconnessi.

•Tutte le reti che si incontrano in natura e nella società si assomigliano molto sul piano strutturale.

(37)

tra ordine e casualitàtra ordine e casualità

……un problemaun problema

(38)

In presenza di reti molto grandi, con milioni di nodi, come può

essere misurata la distanza tra due nodi situati agli

opposti del diametro della rete?

(39)

possibile risposta

(40)

Il mondo è piccoloIl mondo è piccolo

(41)

The small world phenomenon (also known as the small world effect) is the hypothesis that everyone in the world can be reached through a short chain of social acquaintances…

http://en.wikipedia.org/wiki/Small_world_phenomenon

Il mondo è piccoloIl mondo è piccolo

Il fenomeno del “piccolo mondo” si basa sull’ipotesi che ognuno di noi nel mondo puo’ essere raggiunto attraverso una corta catena di relazioni sociali…

(42)

……molto piccolomolto piccolo

http://www.imdb.com/title/tt0841044/

(43)

(44)

L’oracolo di BaconL’oracolo di Bacon

(45)

Stanley Milgram (1933 - 1984)Stanley Milgram (1933 - 1984)

Stanley Milgram, "The Small World Problem", Psychology Today, May 1967.

http://en.wikipedia.org/wiki/Stanley_Milgram

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Teoria del piccolo mondo/Milgram experiment Teoria del piccolo mondo/Milgram experiment (1967)(1967)

• 97 persone.Consegna di una lettera a a mano, sfruttando soltanto la rete delle conoscenze, dal Midwest a Boston (Massachusetts);

• Nome del destinatario, occupazione, zona in cui risiedeva, ma non l’indirizzo preciso.

http://it.wikipedia.org/wiki/Sei_gradi_di_separazione_(sociologia)

(47)

Milgram experimentMilgram experiment

• Circa un terzo delle lettere giunse a destinazione

• La maggior parte delle lettere arrivate non aveva subito piu’

di 6 passaggi

(48)

Legami deboliLegami deboli

Sono i legami deboli a tenere insieme le reti e realizzare i legami nel “piccolo mondo”.

Ponti che collegano mondi lontani e rendono “vicini” i legami nelle reti sociali.

Senza i legami deboli, una comunità sarebbe frammentata in tanti gruppi isolati…

Mark Granovetter, "The Strength of Weak Ties" (1972)

(49)

Trovare lavoroTrovare lavoro

1974

16%

84%

(50)

Le dinamiche dei piccoli mondiLe dinamiche dei piccoli mondi

Duncan J. Watts

Steven H. Strogatz

(51)

Regular network Random network

Regular & Random NetworkRegular & Random Network

(52)

Small world network

Smallworld NetworkSmallworld Network

(53)

Clustering/DegreeClustering/Degree

Reti di lucciole, (Internet)router, compratori, attori, Worl Wide Web, patner sessuali e la rete di regolazione delle proteine hanno, secondo questa teoria almeno due caratteristiche simili:

• alto livello di aggregazione

• basso grado di separazione.

(54)

un problema un problema

ancora irrisolto…ancora irrisolto…

(55)

(56)

Perché certi nodi hanno molte più connessioni di altri nodi?

(57)

Albert László BarabásiAlbert László Barabási

(58)

Albert László Barábasi,”Scale-Free Network”, 1998

Barabási modelBarabási model

A variety of complex systems share an important property:

some nodes have a tremendous number of connections

to other nodes, whereas most nodes have just a handful.

The popular nodes, called hubs, can have hundreds, thousands or

even millions of links.

In this sense, the network appears

to have no scale.

(59)

Reti a invarianza di scala (Scale free network)

Barabási modelBarabási model

(60)

non è possibile individuare un

non esiste

scala specifica

nodo caratteristico

(61)

qualsiasi campione rappresenta fedelmente la totalità della rete.

(62)

University of Notre Dame, IndianaUniversity of Notre Dame, Indiana

mappatura di una piccola porzione del World Wide Web (1998 -2001)(1998 -2001)

l’80 percento delle pagine possedevano non più di quattro link entranti

ma una piccola minoranza (meno dello 0,01 percento di tutti i nodi) ne avevano più di mille, e pochissimi anche milioni!

(63)

Nascita di una scale-free networkNascita di una scale-free network

Albert László Barábasi, “Scale Free Networks”Scientific American”, Maggio 2003

(64)

Crescita di una scale-free networkCrescita di una scale-free network

Fitness

Capacità di un nodo di attirare connessioni su di sé.Abilità competitiva.I nodi sono in competizione perché i link rappresentano la principale forma di sopravvivenza in un mondo interconnesso.

Albert László Barábasi, Ginestra Bianconi

(65)

Crescita di una scale-free networkCrescita di una scale-free network

quando un nodo deve stabilire un nuovo collegamento preferisce farlo verso un nodo che ne ha già molti

Preferential attachment

(66)

Scale-free Network (Reti a invarianza di scala)Scale-free Network (Reti a invarianza di scala)

Sono reti a invarianza di scala:

La rete metabolica

La rete sociale

La rete economica

Internet (i collegamenti fisici tra router)

Il World Wide Web (i collegamenti tra pagine web)

Sistemi di apprendimento lessicale

…reti distribuite e dinamiche in crescita, tenute insieme da una gerarchia di connettori, che formano una tela senza il ragno, vale a dire autorganizzata.(AS Network).

Molti nodi con poche connessioni, pochi nodi con un numero altissimo di connessioni

(67)

Metabolic Network

Nodes: metabolites Links:chemical reactions

Nodes: proteins Links: physical interactions

Protein Interactions

(68)

Il ruolo degli Hub nelle retiIl ruolo degli Hub nelle reti

Nelle reti casuali tutti i nodi hanno lo stesso numero di link.

Le reti a invarianza di scala sono invece dotate di alcuni nodi, cosìdetti hubo connettori che sono molto più interconnessi degli altri e permettono che ci siano pochi gradi di separazione tra gli altri nodi della rete.

Sono gli hub che dominano le reti e le fanno apparire come piccoli mondi. E sono loro che creano i collegamenti brevi tra tutti i nodi.

Se ci sono 6 gradi di separazione media tra i nodi di una rete, la separazione da un hub per qualunque nodo è spesso solo 1 o 2

(69)

Regola 80/20 Regola 80/20 (Legge di Pareto)

Vilfredo Pareto (1848-1923)

L’ 80% del raccolto è fatto con il 20% degli alberi

L’ 80% dei profitti è fatto con il 20% degli impiegati

L’ 80% dei problemi ai servizi è dato dal 20% della popolazione

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chi ha più link ha una probabilità maggiore di

averne di nuovi e di diventare un HUB.

Gli hub acquistano sempre maggiore importanza e crescono in modo esponenziale con l'aumentare del numero dei collegamenti della rete.

I ricchi diventano sempre più ricchiI ricchi diventano sempre più ricchi (Rich get richer, Legge di potenza - Power Law)

(71)

Effetto MatteoEffetto Matteo

“così a chi ha, sarà dato e sarà nell’abbondanza”

Vangelo secondo Matteo (25:29)

(piove sempre sul bagnato)

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The winner take all phenomenonThe winner take all phenomenon

Il 20% dei siti raccoglie circa l'80% del traffico.

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Reti random e scale free:Reti random e scale free:resilienza e debolezzaresilienza e debolezza

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Il tallone di AchilleIl tallone di Achille

A differenza delle reti casuali,una rete a invarianza di scala è molto robusta sui guasti accidentali, ma molto vulnerabile ad attacchi coordinati e mirati agli hub.

Albert László Barábasi, “Scale Free Networks”Scientific American”, Maggio 2003

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Tipi di networkTipi di network

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EsempiEsempi

(77)

World Wide Web Usa Airport Network

(78)

(79)

Le cose degli amici sono comuni

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Se non ci sono cose comuni, non ci sono amici

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Reti sociali/Social NetworksReti sociali/Social Networks

•Rete può anche indicare “partnership”, collaborazione, alleanza, ma anche comunità o gruppo.

•La qualità della connessione è molto importante, definisce la relazione tra due punti o nodi della rete e può spiegarci il modo in cui le reti evolvono dinamicamente.

(82)

Blogosfera italianaBlogosfera italiana

(83)

Blogosfera italianaBlogosfera italiana

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Reti sociali/Social NetworksReti sociali/Social Networks

• Una rete sociale (spesso si usa il termine inglese social network) consiste di un qualsiasi gruppo di persone connesse tra loro da diversi legami sociali, che vanno dalla conoscenza casuale ai vincoli familiari.

• Le social network sono spesso usate come base di studi inter-culturali in sociologia e in antropologia.

it.wikipedia.org/wiki/Social_network

• Esiste anche l "analisi delle reti sociali", ovvero la mappatura e la misurazione delle reti sociali.

(85)

Reti Sociali/Social NetworksReti Sociali/Social Networks

•Le reti sociali ( e internet può essere vista anche sotto questo profilo) sono reti complesse, in cui non è tanto il numero di pagine (nodi, vertici) che ne definisce il “senso”, quanto i tipi di collegamenti (link) tra le pagine stesse, la relazione che ha generato la connessione…

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Social Networks OnlineSocial Networks Online

Una mappa della propria rete di contatti personali e/o professionali

Un database ricercabile e organizzato di nuovi contatti

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Un ambiente da frequentare, se la piattaforma usata prevede questo servizio

Social Networks OnlineSocial Networks Online

Una propria carta d’identità online, sostanziata dalle relazioni attive

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BiblioBiblio

(89)

Albert László BarabásiAlbert László Barabási

Albert-László Parabasi, Link. La scienza delle reti,Einaudi, 2004, pagg. 240, euro 23,00

(90)

Mark Buchanan: “Nexus”Mark Buchanan: “Nexus”

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Duncan J. Watts: “Six degrees”Duncan J. Watts: “Six degrees”

(92)