Internet è il primo artefatto umano che studiamo come se fosse un oggetto del mondo naturale; pur essendo un prodotto tecnologico le sue dinamiche ci sfuggono, perché si svolgono secondo la logica delle reti complesse. Reti il cui funzionamento ha cominciato a essere parzialmente compreso solamente negli ultimi anni, rivelando collegamenti inaspettati tra mondi totalmente differenti come l'alta finanza, il gossip o la propagazione delle epidemie.

«Viviamo nell'era della rete – spiega Alessandro Vespignani, laureato a Roma in fisica e oggi docente di informatica e fisica all'Università dell'Indiana –. In questi anni abbiamo vissuto un cambio di paradigma e oggi comprendiamo noi stessi immersi in una rete, in un mondo globalizzato dove ogni cosa è collegata».

La novità è che questo mondo a rete comincia a svelare le sue leggi e a rivelare perché in un sistema complesso emergano comportamenti inaspettati.
Secondo Guido Caldarelli, primo ricercatore dell'istituto dei sistemi complessi del Cnr a Roma, la chiave per comprendere il funzionamento delle reti e dei sistemi complessi risiede nella teoria matematica dei grafi: oggetti matematici composti da vertici collegati da linee. «A seconda del sistema considerato, un grafo può rappresentare una relazione tra persone, un collegamento tra server, la connessione in rame tra due pc...».

Ciò che è sorprendente, spiega Caldarelli, è che «network completamente differenti, se analizzati con la teoria dei grafi, rivelano le stesse proprietà». Vespignani, che è anche supervisore scientifico dell'Istituto di interscambio scientifico di Torino, ha applicato ad esempio la teoria delle reti per studiare la propagazione delle epidemie, analizzando in particolare la diffusione del virus H1N1 sulla base della mobilità delle persone.
Come spiega, «uno dei fattori che ha contribuito all'emersione del nuovo paradigma scientifico è stato la possibilità, dovuta alle nuove tecnologie, di avere a disposizione informazioni sugli spostamenti e sui comportamenti di milioni di persone». I dati sui viaggi aerei sono tutti digitalizzati, i cellulari forniscono la localizzazione delle persone, i server registrano i percorsi di navigazione degli utenti e così via.

Questa mole impressionante di informazione, che comunque pone problemi di privacy, è stata la chiave di volta che ha permesso di comprendere il comportamento delle reti sociali e tecnologiche. Si è così scoperto che i nodi delle reti non hanno tutti lo stesso peso, ma vi sono vertici più importanti di altri. Accade così che vi siano persone la cui opinione è decisiva per diffondere particolari idee, come pure computer fondamentali per il funzionamento complessivo di internet, o luoghi fisici che si potrebbero rivelare drammaticamente efficienti nella diffusione di una pandemia.
Questa caratteristica dei network, spiega Caldarelli, è descritta con l'immagine di reti aristocratiche, «ossia sistemi complessi nei quali i nodi hanno diverso peso». Reti aristocratiche che si ritrovano anche nell'interazione tra le proteine o nell'espressione dei geni, dove vi sono nodi determinanti e altri poco significativi.
Vi sono poi altre caratteristiche comuni alle reti, come ricorda Caldarelli: la presenza di cluster – isole ristrette di comunicazione – o il diametro piccolo dei network, «esplicitato dalla regola dei sei gradi di separazione».

L'esistenza di queste regole conduce Vespignani ad affermare che oggi siamo in grado di modellizzare le reti, e che un giorno diventerà possibile creare dei «sistemi predittivi per questi fenomeni», ossia conoscere in anticipo l'evoluzione di una rete. Una predizione diversa da quella pensata nelle scienze esatte, che non potrà quindi mai rendere conto del comportamento del singolo individuo, ma che potrà invece indicare l'evoluzione del network nel suo complesso.
Ed è con uno spirito simile che Cardarelli coordina il progetto europeo di ricerca Foc, sigla di Forecasting Financial Crises, previsione sulle crisi finanziarie. L'idea è quella di analizzare il sistema finanziario con l'approccio delle reti complesse, individuando quei nodi la cui crisi potrebbe trasmettersi all'intero network. «L'obiettivo non è quello di prevedere le crisi, ma di riuscire a creare dei sistemi per prevenirle effettuando un'analisi di rischio sistemico», ossia individuando i punti di debolezza costituiti da quei nodi importanti.