Netzforschung

Netzforschung bezeichnet die wissenschaftliche Untersuchung von Netzwerken, ihren Strukturen, Funktionen und Dynamiken. Sie umfasst Disziplinen wie Graphentheorie, Informatik, Soziologie, Biologie, Physik und Ingenieurwesen. Netzwerke werden als Knoten und Kanten beschrieben, wobei Knoten Entitäten und Kanten deren Beziehungen oder Interaktionen repräsentieren. Typische Netzwerke sind soziale Netzwerke, Kommunikations- und Computernetzwerke, biologische Netzwerke wie metabolische oder neuronale Netzwerke sowie Infrastrukturnetze wie Strom- oder Verkehrsnetze.

Zentrale Fragen betreffen Muster der Vernetzung, Verbreitung von Informationen oder Erkrankungen, Robustheit und Dynamik. Wichtige Konzepte sind Gradverteilung, Clustering-Koeffizient, Pfadlänge, Zentralität sowie Phänomene wie Kleinswelt- und Skalenfrei-Netzwerke. Theoretische Modelle wie das Erdos-Renyi-Netzwerk, das Barabási-Albert-Modell und das Watts-Strogatz-Modell dienen der Erklärung von Realweltstrukturen. Methoden umfassen statistische Netzwerkanalyse, Datenvisualisierung, multilayer Netzwerke, agentenbasierte Simulationen und empirische Datensammlung aus Online-Plattformen oder Infrastrukturüberwachung.

Anwendungen reichen von Epidemiologie und Marketing über IT-Sicherheit bis zur Planung und Resilienz von Versorgungsnetzen. In der Forschung werden Netzwerke häufig als dynamische Systeme untersucht, in denen Knoten und Kanten sich über die Zeit verändern. Aktuelle Entwicklungen schließen multilayer Netzwerke, temporale Netzwerkanalyse, Netzentwurf und Künstliche Intelligenz in der Netzwerkanalyse ein. Netzforschung trägt zur Gestaltung effizienter, robuster und fair verteilter Systeme in Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft bei.