A teoria da rede é um método para analisar as conexões entre os nós em um sistema. Um dos aspectos mais convincentes da teoria das redes é que as descobertas relacionadas a um campo, como biologia celular, pode ser abstraído para um formulário que se aplica diretamente a um campo completamente diferente, como padrões de tráfego interestadual. A aplicação mais conhecida da teoria das redes é a rede social. Em uma rede social, cada pessoa é um nó conectado a outros nós. Adicionalmente, uma fração de nós dentro de uma rede, os chamados interlinks, irá se conectar a nós em redes vizinhas.

Este tipo de complexo, rede sobreposta é conhecida como estrutura de comunidade. Caracterizar essas estruturas é fundamental no estudo de sistemas em rede, mas os pesquisadores não compreenderam totalmente como a estrutura da comunidade afeta a resiliência da rede. Uma colaboração internacional de pesquisadores desenvolveu a primeira estrutura teórica demonstrando que a estrutura da comunidade afeta significativamente a resiliência de um sistema; suas descobertas têm uma ampla variedade de aplicações em redes sociais, tecnológica, sistemas biológicos e climáticos. Eles publicaram seu novo quadro teórico no Proceedings of the National Academy of Sciences .

A resiliência do sistema é uma forma de descrever a robustez de uma rede. Para explorar os efeitos da estrutura da comunidade na resiliência, os pesquisadores aplicaram uma teoria chamada percolação. Basicamente, a teoria da percolação busca a probabilidade de um caminho aberto em uma rede. A percolação é fortemente influenciada pelo número de nós interligados em uma rede.

Não é possível que todos os nós de uma rede se tornem interlinks. Como um exemplo, os autores citam aeroportos internacionais:"Apenas alguns aeroportos têm pistas mais longas, administração customizada, e controle de passaporte necessário para voos internacionais, e quando um nó de aeroporto já tem interconexões, os custos de adicionar interconexões adicionais são significativamente mais baixos. "Em contraste, um aeroporto menor, sem essas vantagens de infraestrutura, não seria capaz de se conectar a aeroportos de outros países. Isso é análogo a pessoas que possuem a facilidade social de interligar diferentes bairros da rede, ou células cerebrais que têm a capacidade morfológica de interligar estruturas cerebrais.

Os pesquisadores descobriram que as interligações entre diferentes comunidades afetam profundamente a transição de fase de percolação - eles comparam a fração de nós com interconexões a um campo externo em uma transição de fase física. Eles relatam que os sistemas se tornam mais estáveis ​​e resilientes à medida que aumenta a fração de nós com interconexões. Em termos de redes sociais, quanto maior o número de populares, pessoas entre comunidades dentro de uma rede, mais resistente será a rede a forças externas, como convulsões políticas ou desastres naturais.

Os autores enfatizam que seus resultados se aplicam a outros tipos de redes. Eles escrevem, "Embora nossa teoria seja aplicada aqui para estudar a resiliência de módulos dentro de uma única rede, pode ser estendido para estudar a resiliência de redes interdependentes e redes multiplex. "

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