Grappolo, gruppo, mazzo, sciame. Sono molteplici i modi di tradurre la parola inglese cluster, recentemente salita agli onori della cronaca per la decisione di intitolare così alcuni padiglioni collettivi all’Expo.  Siano di computer, di geni che codificano per la stessa proteina, di ammassi stellari, di note adiacenti suonate simultaneamente, di munizioni componenti una bomba, i cluster sono formati da elementi che hanno qualcosa in comune. Qualcosa che li collega.

Se pensiamo ad ogni elemento come un nodo e a ogni collegamento come un link, un cluster può essere descritto come un reticolo particolarmente denso, estremamente interconnesso. Un gruppo compatto. Ma come si forma un cluster? E come evolve? Nel 1973 Mark Granovetter ipotizzò che la società fosse composta da un insieme di cliques (equivalente dei cluster) comunicanti tra loro per mezzo di pochi legami deboli che svolgevano la funzione di ponte e permettevano di “accorciare” le distanze tra un cluster e l’altro. A fine anni ’90, Albert-László-Barabási, incrociando le intuizioni di Granovetter con la teoria dei grafi, cominciò a testarle sul web: i suoi risultati, pubblicati nei primi anni 2000, sono tra i punti di riferimento della scienza delle reti, uno dei campi più promettenti della complessità. Per esempio: l’accresciuta capacità di computazione da parte dei calcolatori nell’elaborare i big data ha lanciato una specie di corsa al clustering, l’analisi multivariata dei dati che consente di trovare le relazioni tra i nodi che fanno la differenza.

Infatti, non tutti i nodi sono uguali: nelle reti a invarianza di scala, quelle comuni alla vita, pochi nodi (hub) detengono la maggior parte dei collegamenti. Quindi, riuscire ad individuare gli hub non solo consente una descrizione più completa della rete ma anche un’eventuale, efficace, azione strategica su di essa.

Prendiamo le reti neurali: è del settembre 2014 la scoperta delle clique funzionali da parte del Computational Neuroscience Lab di Firenze. «Alcuni neuroni hanno sinapsi dirette tra loro, quindi una connessione strutturale – afferma Alessandro Torcini, ricercatore della sede staccata dell’Istituto dei Sistemi Complessi del Cnr che sperimenta in collaborazione con l’università di Tel Aviv – Noi abbiamo notato che alcuni neuroni, pur non essendo collegati direttamente tra loro, si azionano comunque nella stessa sequenza, quindi attivano una rete funzionale e sincronizzata». Agendo su uno di questi neuroni si bloccano le oscillazioni di tutta la rete.

Ma i cluster si applicano anche in economia: «Il rischio di default di gran parte del sistema finanziario dipende dalla rete delle esposizioni tra le istituzioni bancarie, che hanno infiniti tipi di legami tra loro» spiega Guido Caldarelli, che dal 2010 al 2014 ha coordinato per Imt di Lucca il progetto Foc, Forecasting Financial Crisis, finanziato dall’Unione Europea. Analizzando i dati sui prestiti Fed durante la crisi 2008/2010, le ventidue istituzioni che hanno ricevuto gran parte dei fondi descrivono un grafo fortemente connesso: sono quindi nodi di rilevanza sistemica.

«A un certo punto, un piccolo evento può far crollare tutto il sistema, come un effetto valanga – aggiunge Stefano Battiston dell’Eth di Zurigo – a meno di non studiare le interconnessioni, che negli stress test tradizionali vengono trascurate o aggregate». La metodologia DebtRank proposta dai due istituti di ricerca è adesso utilizzata in modo sperimentale dalla Bce per monitorare e ridurre il rischio sistemico nel mercato interbancario europeo. Le banche come nodi, i contratti come link.

E se i nodi fossero i ricercatori stessi? A Siena, Chiara Mocenni ha fondato nel 2012, dopo la chiusura del centro studi di ricerca per mancanza di fondi, la piattaforma Complex System Community, perché «quando si parla di complessità è utile l’aspetto di interazione culturale: meglio facilitare lo scambio online e poi l’incontro offline, con lo scopo di facilitare le ricerche in città e aprirsi al territorio». Una piattaforma simile è stata lanciata dall’Associazione per la Ricerca sui Sistemi Vitali, formata da dipartimenti delle università di Roma “La Sapienza”, Cassino, Salerno e Foggia. E il Festival della Complessità, organizzato dall’associazione Dedalo ’97, dall’Associazione Italiana di Epistemologia e Metodologia Sistemiche e dal Complexity Education Project (università “La Sapienza”) è alla quinta edizione. La rete della complessità è più viva che mai… ma quanto connessa?