Maximum caliber networks
Hoe grote effecten zich voortplanten door ecologische, sociale en economische systemen.
Een recept gaat viraal op sociale media. Het bereikt zoveel mensen dat de prijzen van de gebruikte ingrediënten stijgen. Hogere prijzen zetten boeren ertoe aan zich op deze producten te richten, wat de voedingsstoffen in de bodem en de lokale waterkringloop onder druk zet. Het watergebruik overschrijdt vervolgens een kantelpunt, waardoor een droogte ontstaat die de voedselvoorziening verstoort. Regio’s, zowel dichtbij als veraf, die hun voorraden uit het getroffen gebied betrekken, moeten elders op zoek gaan, waarna de effecten zich verder verspreiden.
Geen van deze stappen is op zichzelf bijzonder verrassend. Wat wél verrassend is, is hoe snel en hoe ver de gevolgen zich verplaatsen. De belangrijkste reden hiervoor is dat de meeste ecologische, sociale en economische systemen — vooral in de moderne wereld — goed beschreven kunnen worden als netwerken: hun onderdelen beïnvloeden elkaar via verbindingen die niet gebonden zijn aan fysieke afstand. Omdat deze interacties verandering in de tijd veroorzaken, moeten dergelijke systemen dynamisch worden bestudeerd, en vraagt het willekeurige karakter van hun evolutie om een probabilistische benadering.
In zijn proefschrift presenteert Noam Abadi een statistisch raamwerk waarin deze drie componenten — netwerken, dynamica en willekeur — worden geïntegreerd. Het past het principe van maximale kaliber toe — de dynamische uitbreiding van maximale entropie — op netwerken, en maakt zo de constructie mogelijk van probabilistische modellen voor netwerkprocessen buiten evenwicht. Abadi past het raamwerk toe op modellen van sociale en populatiedynamica, evenals op empirische gegevens over Europese energiesystemen. Samen laten deze toepassingen zien hoe statistische beschrijvingen van dynamische netwerken kunnen worden gebruikt om het ontstaan, de versterking en de verspreiding van niet-lokale effecten in complexe systemen te analyseren.
Noam Abadi voerde zijn onderzoek uit bij het Energy and Sustainability Research Institute Groningen (ESRIG). Hij vervolgt zijn loopbaan als postdoc bij deze universiteit.