Klusteröityminen

Klusteröityminen tarkoittaa ilmiötä, jossa yksittäiset komponentit ryhmittyvät toistensa vaikutuksesta muodostaen klustereita. Klusterit ovat useimmiten tiheämpiä, eri koostumukseltaan tai rakenteeltaan kuin ympäröivä aine tai järjestelmä. Prosessi voi esiintyä ajassa, tilassa tai molemmissa, ja sen taustalla vaikuttavat vuorovaikutukset, vapaaehtoisesti tai sattumanvaraista.

Mekanismin perusteet vaihtelevat ilmiön kontekstin mukaan. Fysikaalisissa ja kemiallisissa järjestelmissä klusteröityminen voi johtua vetävyydestä, faasijäähdytyksestä tai diffuusiosta, mikä johtaa hiukkasten tai molekyylien aggregoitumiseen. Biologiassa klusteröityminen liittyy solujen järjestäytymiseen, biofilmien muodostumiseen ja proteiinien aggregaatioon. Astronomiassa se tarkoittaa galaksijoukkojen ja suurkohtaisten rakenteiden syntyä gravitaation vaikutuksesta. Data-analyysissä klusteröinti (klusteröinti) viittaa havaintopisteiden ryhmittämiseen samankaltaisuuden perusteella, jolloin muodostuu tilastollisia klustereita.

Menetelmät ja tutkimusperinteet vaihtelevat: fysikaalisissa malleissa ja kemiallisissa simulaatioissa käytetään nucleation- ja kasvumallien, diffuusion sekä itseorganisoitumisen kuviin perustuvia lähestymistapoja; biologiassa ja lääketieteessä tutkitaan täsmällisiä vuorovaikutuksia ja fibrillaatioita; astronomiassa tarkastellaan gravitaatiovuorovaikutuksia ja kosmisen rakenteen kehitystä; dataanalyysissä sovelletaan tilastollista klusterointia ja algoritmeja.

Haasteisiin kuuluu erottaminen todellisista klustereista satunnaisista vaihteluista, mittausrajoitteista sekä skaalasta ja ajanjaksosta riippuvaisista variaatioista. Klusteröityminen kuvaa siten yleistä tehoa löytää järjestystä monimutkaisista järjestelmistä.