Kombinera nätverksvetenskap med andra verktyg

Fysikern Alcides Viamontes Esquivel menar att man bör komplettera nätverksteori med andra kunskapsområden, som exempelvis statistik, för att tolka observationer från verkliga data. På så sätt minskar man klyftan mellan modell och hur det verkliga sociala eller biologiska systemet ser ut. Han försvarar sina resultat fredagen den 13 juni vid Umeå universitet.

Komplexa system, till exempel levande organismer eller sociala system, består av ett stort antal delar som samverkar. Ett av verktygen som forskarna använder för att hitta mönster och studera sådana komplexa system är nätverksteori. Forskningsområdet har vuxit det senaste decenniet och spänner över fysik, datavetenskap och matematik.

Alcides har angripit ett antal konkreta problem och kommit fram till att konventionell nätverksteori inte räckte till för att lösa dem.

– Jag behövde komplettera med andra vetenskaper - statistik, bioinformatik och även ekologi för att nå rätt resultat, säger han.

Alcides menar att det inte finns grundläggande lagar som gäller för alla komplexa system. Däremot är nätverksvetenskap ett utmärkt och allmänt sätt att börja studera ett komplext system.

En av frågeställningarna gällde antibiotikaresistenta gener i bakterier – om det faktum att olika resistensgener uppträder tillsammans kunde antas vara orsakat av systematiskt användande av samma antibiotika. Genom att sätta upp en nätverksmodell för hur generna uppträder tillsammans kunde Alcides avfärda att vissa resistensgener förts samman av en ren slump.

I en annan delstudie utvecklade Alcides matematik och algoritmer for att identifiera överlappande grupper i nätverk, efter teorin att varje delkomponent i ett komplext system kan ha flera funktioner. När idén tillämpades på konventionellt modellerad dynamik på nätverk kunde ingen skillnad ses, men när teorin testades på dynamik som bättre fångar komplexa systems faktiska dynamik, såg Alcides att han kunde identifiera den verkliga gruppstrukturen med stor precision.  

– Den intressanta iakttagelsen gäller för många verkliga fenomen, till exempel flödet av människor genom flygplatser och taxibilars rutter i storstäder.

Alcides kommer från Kuba och har studerat datavetenskap vid Universidad Central Marta Abreu de las Villas, UCLV.

Om disputationen:
Fredagen den 13 juni försvarar Alcides Viamontes Esquivel, institutionen för fysik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln: Narrowing the gap between network models and real komplex systems. Svensk titel: Att minska avståndet mellan nätverksmodeller och verkliga komplexa system.
Disputationen äger rum klockan 9:00 i sal N420, Naturvetarhuset, Umeå universitet
Fakultetsopponent är Joachim Mathiesen, Associate Professor, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen.

För mer information, kontakta gärna:
Alcides Viamontes Esquivel, institutionen för fysik
Telefon: 072-229 45 42
E-post: a.viamontes.esquivel@gmail.com

Avhandlingen är publicerad digitalt