Czego „Bohemian Rhapsody”, „Makbeta” i listy znajomych na Facebooku wszyscy mają wspólnego?

Nowe badania opublikowane w czasopiśmie Nature Physics wykorzystuje narzędzia z nauki sieci wyjaśnić, jak złożone sieci komunikacyjne mogą skutecznie przekazywać dużych ilości informacji do ludzkiego mózgu. Prowadzony przez postdoc Christopher Lynn, studentów Ari Kahn i Lia Papadopoulos i prof Danielle S. Bassett, badania wykazały, że różne rodzaje sieci, w tym te znajdujące się w dziełach literatury, utworów muzycznych i połączeń społecznych, mają podobną strukturę podstawową który pozwala im szybko i efektywnie dzielić się informacjami.

Technicznie rzecz biorąc, sieć jest po prostu statystyczne i graficzne przedstawienie połączeń, zwanych krawędziami pomiędzy różnymi punktami końcowymi, zwanych węzłami. W kawałkach literatury, na przykład, węzeł może być słowo, a krawędź może łączyć słowa, gdy pojawiają się obok siebie ( „my”, „królestwo”, „za”, „a”, „koń”) lub kiedy przekazać podobne pomysły i koncepcje ( „żółty”, „pomarańczowy”, „czerwony”).

Zaletą korzystania z sieci do nauki rzeczy jak badania języków mówi Lynn, jest to, że gdy relacje są zdefiniowane na małą skalę, naukowcy mogą korzystać z tych połączeń, aby wnioskować o strukturze danej sieci na znacznie większą skalę. „Po zdefiniowaniu węzły i krawędzie, można pomniejszyć i zaczynają pytać o co ta cała struktura wyglądem obiektów jak i dlaczego to ma tę specyficzną strukturę”, mówi Lynn.

Opierając się na najnowszych badań grupy, że modele, w jaki sposób mózg przetwarza złożone informacje, naukowcy opracowali nowy ramy analityczne do określania, ile przekazuje informacje do sieci i jak skuteczne jest w przekazywaniu tych informacji. „W celu obliczenia efektywności komunikacji, potrzebny jest model jak ludzie otrzymują informacje,” mówi.

Dzięki tej ramy analityczne, badacze oceniano 40 sieci komunikacyjnych w świecie rzeczywistym, aby zobaczyć, jakie funkcje są kluczowe dla przekazywania informacji. Patrzyli na dziełach literatury angielskiej, w tym kanonie Szekspir i Jane Austen „Duma i uprzedzenie”, wraz z kawałkami muzycznymi takimi jak Mozarta Sonata nr 11 i Queen „Bohemian Rhapsody”. Studiował też sieci relacji społecznych, w tym sieci współautorstwo w nauce i kontaktów na Facebooku.

Po obejrzeniu tej zróżnicowanej grupy sieci, naukowcy odkryli, że wielkoskalowej struktury sieci była niezbędna do zdolności tej sieci w celu przekazania informacji. Zaskakujące było to, jak ta struktura była podobna w poprzek różnych sieci, czy sieć została reprezentujące przejścia rzeczownika w dziele literatury lub melodycznych progresje w utworze muzycznym.

Co sprawia, że ​​te sieci zarówno informacji bogate i wydajne równowaga między dwoma klucz sieciowy funkcje znane jako „Wspólnota” i „struktury” niejednorodnej strukturze. Struktura Wspólnota występuje, gdy węzły zlepiają się ze sobą i tworzą klastry, które wywołują powiązanych pojęć. Mówiąc słowo „pies” może przywodzić na myśl „Bal”, „Frisbee” lub „kości”, na przykład. Taka struktura społeczność pomaga sieci pozwalających na bardziej efektywne, ponieważ dana osoba jest w stanie przewidzieć, co słowo lub pomysł może przyjść następnego.

Ale jeśli ktoś jest w stanie przewidzieć, co będzie dalej, nie będzie dużo, ponieważ informacja przekazana informacja jest bezpośrednio związana z zaskoczenia. W celu zapewnienia informacji sieci mieć „heterogeniczny” mieszanina obu dobrze połączonych i słabo związanych węzłów. Podejmują dzieła Szekspira jako przykład. Podczas gdy „ten” i „a” są stosowane 28,944 i 27,317 razy, odpowiednio, są też formy 12.493 słów, które pojawiają się tylko raz. „W piaście podobnego, zwanej dalej«»nie można przewidzieć, gdzie masz zamiar iść”, mówi Lynn. „Okazuje się, że węzły te piasty są naprawdę ważne dla generowania nieuwagę lub, równoważnie, informacje.”

Co fascynujące Lynn jest jak równowaga między niejednorodnej strukturze społecznej i jest kluczem do tworzenia sieci, które są zarówno informacje bogatych, ale także łatwy do zinterpretowania. „Ludzie badali te dwie struktury przez długi czas, są dwie z fundamentalnych pojęć nauki sieci”, mówi. „To badanie daje wyjaśnienie, dlaczego niektóre z tych sieci są skonstruowane tak, że są:., Ponieważ starają się skutecznie komunikować informacji To co myślę najfajniejsze jest to,” mówi.

Naukowcy będą kontynuować to dzieło poprzez rozszerzenie rodzajów sieci komunikacyjnych one ocenić, w celu poszukiwania trendów w czasie i dla różnic i podobieństw między dziełami innych języków i kultur. „Jesteśmy szczególnie zainteresowani, aby nakreślić jak efektywna komunikacja jest związana z korekcją błędów”, mówi Bassett. „Nasze wstępne wyniki wskazują, że sieci świata rzeczywistego pomóc ludziom automatycznie skorygować do własnych błędów.”

Badania był wspierany głównie przez Biuro Badań US Army przez DCIST-W911NF-17-2-0181 i przez National Science Foundation poprzez dotację kariera, PHY-1554488.