Una rete (o grafo) è una astrazione matematica composta da due classi di enti: i nodi e i legami.
La scienza delle reti complesse (complex network science) ha avuto un rapido sviluppo negli ultimi decenni.
Il successo della scienza delle reti è dovuto alla ampia applicabilità e generalizzazione del modello rete, i.e. molti sistemi reali possono essere modellati tramite reti.
L’Unità di Reti complesse di Parma svolge ricerca su molti sistemi reali che possono essere astratti in reti complesse.
Reti biologiche
La rete neurale del verme piatto (Caenorhabditis elegans) descrive la struttura dei neuroni (nodi) e degli assoni (links) che compongono il sistema nervoso di questo piccolo e primitivo organismo.
Le reti trofiche (food webs) sono esempi paradigmatici, e tra i più antichi, di reti complesse in campo biologico. Esse descrivono i rapporti alimentari (predazione o consumo) tra le specie di un ecosistema. Nelle reti trofiche i nodi indicano le specie e i legami (links) identificano i rapporti alimentari tra specie.
Le reti fotosintetiche descrivono i trasferimenti energetici tra cromofori del fotosistema. I trasferimenti energetici sono diretti al centro di reazione, il luogo dove avviene nel concreto il processo della fotosintesi. Le reti fotosintetiche sono quindi composte da nodi/cromofori e legami/trasferimenti energetici.
Reti sociali
Le reti sociali possono descrivere differenti rapporti tra individui; nelle reti sociali i nodi indicano gli individui e i legami forme di relazione (interazione) tra gli individui. I legami possono quindi descrivere rapporti di amicizia, lavorativi o parentali. Le reti sociali possono anche analizzare ambiti particolari della società come la scienza, ad esempio descrivendo i rapporti di collaborazione (legami) tra scienziati e ricercatori (nodi).
Reti gastronomiche
Le reti gastronomiche sono principalmente di due tipi: i) composte da nodi/ricetta e legami indicanti la compresenza di ingredienti, cioè l’avere ingredienti in comune tra ricette, e ii) composte da nodi/ingredienti e legami che indicano aromi (molecole chimiche) in comune tra ingredienti. Le reti gastronomiche sono una applicazione molto recente e promettente della teoria delle reti complesse, e mirano a scoprire strutture comuni e ricorrenti nei processi culinari.
Reti di trasporti
Le reti di trasporti possono descrivere ambiti differenti del mondo reale. Le reti degli aeroporti sono composte da nodi/aeroporti e legami ad indicare la presenza di voli tra aeroporti. Le reti stradali sono composte da città o paesi (nodi) connesse tramite legami che identificano il flusso veicolare tra questi nodi. La rete della metropolitana modella le stazioni e le tratte che le congiungono nelle metropolitane delle grandi città.
Reti epidemiche
Le reti epidemiche sono reti sociali che descrivono l’evolvere ed il diffondere di una epidemia tra gli individui. In queste reti i nodi indicano gli individui e i legami le interazioni sociali che hanno dato luogo ad un evento infettivo tra individui. Le reti epidemiche sono strumenti molto utili nel comprendere quali sono i meccanismi di diffusione della epidemia e nell’identificare ‘i super-diffusori’, cioè gli individui che data la loro particolare collocazione nella rete sono i maggiori responsabili nel diffondersi della agente patogeno.