Verkkorakenteissa

Verkkorakenteissa käsittelee sitä, miten yksittäiset elementit muodostavat kokonaisuuksia, joissa solmut (solmukohtat) on yhdistetty toisiinsa kaarien avulla. Verkkorakenteet voivat olla todellisia järjestelmiä, kuten sosiaaliset verkostot, internet- ja tietoverkot, kuljetus- sekä sähköverkot, sekä biokemialliset tai geneettiset verkot. Ne voivat myös olla abstrakteja matemaattisia malleja, joilla kuvataan tiedon, aineen tai vaikuttavuuden virtausta sekä rakenneosien välisiä vuorovaikutuksia.

Peruspiirteet liittyvät verkon topologiaan ja rakenteeseen. Yksikkö solmukohta voi olla ihminen, laite, kaupunki tai geneettinen osa, ja kaari kuvaa suoraa yhteyttä tai vuorovaikutusta. Tärkeitä mittareita ovat solmujen aste (yhteyksien määrä), lyhyimmät polut, klusterointikerroin sekä erilaiset keskeisyysmittarit, joiden avulla arvioidaan solmujen roolia ja vaikutusvaltaa verkossa.

Verkkorakenteissa esiintyy erilaisia rakenteellisia tyyppejä ja dynamiikkoja. Esimerkkejä ovat pienmaailma-verkot (lyhyet polut ja korkea klusterointi) sekä skaalaavat verkot, joissa tietyt solmut ovat huomattavaan rooliin nousseita. Verkkorakenteiden dynamiikkaan kuuluu tietovirtojen, epidemioiden tai vaikutusten leviäminen sekä infrastruktuurien ja palvelujen optimaalinen suunnittelu.

Sovelluksia on monia: rakenteellisten ominaisuuksien ymmärtäminen voi parantaa tietoverkkojen suorituskykyä, turvallisuutta ja toimintavarmuutta, sekä tieteellisessä tutkimuksessa että yhteiskunnallisessa suunnittelussa. Tutkimuksessa käytetään graafiteoreettisia menetelmiä sekä tilastollisia malleja ja suurempia, monikerroksisia verkkoja.