‘Divulgación’

El ébola también necesita físicos

El primer contagio del virus del ébola en Europa ha revolucionado a la opinión pública española, convirtiéndonos en espectadores de un desfile de expertos sobre el tema con opiniones de todo tipo. Sin embargo, hasta el día de hoy, ningún físico ha sido “llamado a declarar”. ¿Cómo es posible, si son los mayores expertos en difusión de enfermedades?

 

El Washington Post lo tenía claro, ¿se va a transmitir el ébola en Estados Unidos? Preguntémoselo a Alessandro Vespignani, físico que investiga la propagación de enfermedades en la Northwestern University, dentro de Laboratory for Modeling of Biological and Socio-Technical Systems. En la entrevista realizada recientemente, el profesor Vespignani explicaba que el modelo realizado en su grupo asignaba una probalibad de entre el 5% y el 15% de que el ébola llegara a Estados Unidos en septiembre. Este modelo matemático, conocido como GLEAM (Global Epi­demic and Mobility Model), es el trabajo de varios años de estudio e integra información sobre la distribución de la población, y su movilidad, a nivel mundial.

Es curioso ver que su modelo matemático también es capaz de asignar una probabilidad de aparición de la enfermedad a casi cualquier país del mundo, incluido España. Y ustedes seguro que habrían pensado (hace una semana, claro): “el riesgo de que llegue a España tiene que ser bajo”. Pues desgraciadamente no es eso lo que indican las previsiones realizadas por el grupo del profesor Vespignani, según las cuales, España está situado en el decimonoveno puesto en el ranking de países con mayor probabilidad de recibir la enfermedad…. antes de finales de Octubre!

Fig.1.- Ranking de países con mayor riesgo de recibir casos de ébola durante octubre de 2014 (según el simulador GLEAM).

 

Puede también que se estén preguntando cual es la fiabilidad del modelo GLEAM, el cual tal vez esté generando alarma donde no la hay. Que quieren que les diga, sus predicciones sobre la propagación del virus de la gripe H1N1 fueron espectaculares, y están recogidas en un artículo de la prestigiosa revista BMC Medicine.

 

 

Fig.2 .- Video simulando la Propagación del virus H1N1 según el modelo matemático GLEAM.

 

Está bien, estoy seguro de que todavía alguno de ustedes puede pensar que todo esto está muy bien, pero que es cosa de los americanos. Están mejor preparados, tienen los mejores investigadores, algo que está muy lejos de lo que tenemos en España… Pues déjenme decirles que se equivocan. Resulta que en este país también tenemos a algunos de los mayores expertos mundiales sobre propagación de enfermedades. Por nombrar a un par, déjenme hablarles de Romulado Pastor-Satorras, físico al igual que el profesor Vespignani, e investigador de la Universidad Politécnica de Cataluña. El profesor Pastor-Satorras, fue uno de los descubridores de los efectos que tiene la estructura de las redes sociales en la transmisión de enfermedades y, más concretamente, descubrió que no existen umbrales críticos que desactiven totalmente a una enfermedad contagiosa, es decir, es prácticamente imposible eliminarla por completo, aunque se puede mantener en niveles muy bajos. Precisamente, el profesor Pastor-Satorras ha publicado recientemente un artículo de revisión sobre los modelos matemáticos que permiten prever la transmisión de enfermedades en la sociedad.

Otro investigador residente en España desde hace más de 10 años es el Dr. Yamir Moreno, del Insitituto Universitario de Investigación en Biocomputación y Sistemas Complejos (Zaragoza). El Dr. Moreno ha destacado por sus innumerables aportaciones al campo del modelado de enfermedades y su relación con la estructura de la red social sobre la que se propagan, lo que le ha valido más de 12.000 citas, según Scholar Google. Vamos, que impacto desde luego ha tenido.

Y me dejo muchos más físicos por nombrar, que no están en Estados Unidos, ni en Alemania. Están aquí, en nuestras universidades y centros de investigación (a pesar de la que está cayendo). Estos investigadores, saben cómo se propagan las enfermedades. Pueden estimar los riesgos, los tiempos de propagación, el número de personas infectadas, etc…

Y yo me pregunto: ¿por qué no vemos a ninguno de ellos en los medios de comunicación? ¿ha contactado el gobierno con el profesor Pastor-Satorras o el Dr. Moreno? ¿están en el gabinete de crisis sobre el ébola?

Puede que me equivoque, pero viendo como se está actuando, mucho me temo que conozco las respuestas…

 

 

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Mark Newman, el hub en la sombra…

La Teoría de Redes Complejas está acaparando grandes titulares durante los últimos años. Sin duda,  esto es debido a la cantidad de aplicaciones reales que tiene esta nueva rama de la teoría de grafos, la cual ha contribuido a grandes avances en la comprensión de la aparición y evolución de las redes sociales, el diseño eficiente de redes tecnológicas o el análisis de las redes biológicas. Sin embargo, a todo ello hay que sumarle el gran esfuerzo “mediático” que realizan parte de sus personajes más insignes, tales como A.L. Barabási o S. Strogatz, lo que les ha llevado a ser considerados como los “hubs” (nodos más conectados y, en principio, más importantes) de las redes complejas. Paradójicamente, la existencia de dichos hubs ha mantenido en segundo plano al que probablemente sea, según un gran número de investigadores, el científico más brillante en el campo de las redes complejas: Mark Newman.

Británico de nacimiento, reside y trabaja actualmente en la Universidad de Michigan. Mark Newman es uno de esos científicos que no acapara grandes titulares de prensa. Tampoco está una semana en Madrid, firmando su último libro y la siguiente en Tokio impartiendo una conferencia, como hacen algunos de sus colegas. Es un hombre tranquilo, discreto, no le gusta llamar la atención ni promocionarse más allá de lo mínimo necesario. Sin embargo, cada uno de los seminarios de Newman consigue siempre atraer la atención de un gran número científicos en busca de nuevas ideas. Y es que, si de algo puede sentirse orgulloso, es de haber marcado el camino a seguir a infinidad de jóvenes investigadores. Su época de mayor actividad científica ha ido de la mano del nacimiento y evolución de la Teoría de Redes Complejas, donde ha marcado las pautas a seguir en conceptos tan interesantes como la detección de comunidades en redes y su influencia en sus propiedades globales, la propagación de epidemias en redes sociales o la explicación de la emergencia de la asortatividad (termino definido por él mismo). Como consecuencia, cada nuevo artículo de Newman es esperado con gran expectación ya que, en la mayoría de casos, suele ser la primera piedra para un gran número de estudios posteriores.

 

Fig.1.- 2012 International Workshop of Complex Networks (Melborune, Florida, USA). El tamaño de los nombres es directamente proporcional al número de citas recibidas en todas las contribuciones al congreso. Curiosamente, el orador principal del congreso fue AL Barabási. Newman no asistió.

 

Finalmente, me gustaría hacerles reflexionar sobre una de las muchas aportaciones que ha realizado Newman a la Teoría de Redes Complejas. ¿Qué es lo que debe hacer un científico para que su trabajo sea ampliamente citado y por lo tanto, recordado? ¿Es el número de citas un buen indicador de la calidad de un trabajo científico? Newman nos demuestra, con un riguroso modelo matemático y analizando datos reales, que es mejor escribir un artículo mediocre en un campo que todavía se está iniciando, que un artículo sobresaliente en un campo que es muy activo [Europhys. Lett. 86, 68001 (2009)] (para más información anímense a hacer click aquí). Y es que, además de hacer buenas matemáticas, Newman siempre va más allá en sus artículos: la calidad científica no va necesariamente ligada al número de citas recibido o a la cantidad de veces que se hable de tí. La calidad científica es otra cosa. Y Newman nos lo demuestra artículo tras artículo.

 

 

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La Estructura de las Redes Sociales

En la actualidad, y sobre todo gracias a internet, todos somos conscientes de la importancia de las redes sociales, no solo en la influencia que tienen sobre los individuos particulares, sino también como herramienta catalizadora de comportamientos sociales emergentes (como por ejemplo, el movimiento 15-M). Sin embargo, ¿somos conscientes de cual es la estructura de dichas redes?

Las redes sociales van mucho más allá de Facebook o Twitter, sin bien, estas dos redes on-line son un ejemplo paradigmático de red social. Como cualquier otro tipo de red, las redes sociales están formadas por dos elementos fundamentales: nodos y conexiones. En este caso, los nodos de la red son personas y las conexiones surgen de algún tipo de interacción entre dichas personas. Son ejemplos de red social la red de Facebook, cualquier red de e-mails, redes de llamadas telefónicas, la red de artista similares, redes de colaboración científica o las redes de contactos sexuales…

Imagen de previsualización de YouTube

Video: Red Social del Movimiento 15-M (Más información: http://15m.bifi.es ).

Siempre resulta peligroso generalizar, pero es cierto que la mayoría de las redes sociales comparten características estructurales, sin importar cual sea el origen de la interacción entre las personas que forman la red. Dicho en otras palabras, resulta inquietante observar como la estructura de la red de Facebook es muy predecible y que además, es muy parecida, por ejemplo, a la estructura de la red de contactos sexuales entre personas. Pero concretemos un poco más, ¿cuales son las características estructurales que se observan en las redes sociales?

A) Son redes libres de escala. Este concepto se refiere al número de conexiones que tiene cada persona de la red. Resulta que no tiene sentido definir un valor promedio, ya que el numero posible de “vecinos” de un nodo difiere en varios ordenes de magnitud. Es decir, hay personas son muy pocas conexiones pero también personas con muchísimas más conexiones de los esperado. Como consecuencia, es posible identificar en la red lo que se conoce como “hubs”, nodos muy conectados de especial relevancia en los procesos que puedan ocurrir en la red, como por ejemplo, cualquier proceso de transmisión de información.

B) Son redes con alto clustering. Contrariamente a las redes aleatorias, la probabilidad de que dos vecinos de un nodo estén conectados entre ellos es muy alta, lo que hace que sean redes muy densamente conectadas a nivel local (lo cual puede influir también en procesos de transmisión de información).

C) Son redes de “pequeño mundo” (small-world). ¿Cómo de alejados estamos unos de otros? Pues en realidad estamos más cerca de lo que creemos! Se estima que el número de pasos promedio entre cualquier persona del planeta está alrededor de 22 pasos. Hagan la prueba: ¿a cuantos pasos están de Obama? Yo conozco al Rector de mi universidad (1), el Rector conoce a Zapatero (2) y Zapatero conoce a Obama (3). Estoy a tres pasos del tipo más influyente del planeta! (por favor, tómenselo como un juego!)

D) Son redes con estructura de comunidad. Es decir, los nodos (personas, no lo olvidemos) tienden a agruparse en grupos fuertemente unidos. Pertenecer al grupo adecuado puede ser determinante en los procesos sociales que ocurren a nuestro alrededor. También es crucial poder tener acceso a varios grupos sociales.

E) Son redes asortativas. De acuerdo, está muy bien! Pero, ¿qué significa ser “asortativo”? Este término, acuñado hace tiempo por los sociólogos, hace referencia a la capacidad de los nodos de una red para agruparse con nodos parecidos a ellos. La consecuencia es que en las redes asortativas, como las redes sociales, los nodos muy conectados tienden a estar conectados entre ellos. ¿El peligro? Pues que desgraciadamente se crean lo que se conoce como “rich clubs”, es decir, grupos de nodos muy influyentes que interaccionan entre ellos, ¿pertenecen ustedes a un “rich club”? Enhorabuena, desgaciadamanete no es mi caso!

Todas estas propiedades, junto con otras, afectan de manera determinante a todos los procesos dinámicos que ocurren en una red social, como por ejemplo la difusión de opiniones o la transmisión de enfermedades. De todo ello hablaremos en una próxima entrada, pero mientras, para que se vayan entreteniendo, les dejo con la entrevista que nos realizaron recientemente en el programa de divulgación científica Universo Paralelo.

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Las Redes Complejas en el Universo Paralelo

Lo sabíamos desde hacía algún tiempo, pero no fue hasta el martes de la semana pasada en que las Redes Complejas dieron un salto al Universo Paralelo.

No se asusten, no hemos descubierto la puerta que nos permite pasar de un universo a otro (si lo hubiera). Simplemente hemos visitado el estudio de Radio Círculo, en el Círculo de Bellas Artes de Madrid. Allí, desde hace unos años, Oscar y Ana se dedican a acercar la ciencia a la sociedad mediante su programa semanal Universo Paralelo. Fue un placer conversar con ellos sobre Redes Complejas, intentando explicar en que consisten y cuales son sus posibilidades.

¿Qué no lo escucharon? No se preocupen, el audio del programa lo pueden oir en su página web o directamente en el siguiente link.

Desde aquí queremos dar las gracias a Oscar y Ana por invitarnos a contar en que estamos trabajando y, de paso, contagiarnos su entusiasmo por la divulgación científica.

Gracias!

Juan & Stefano & Javier

PS: El programa pasó volando! Queda pendiente otra visita para profundizar en el tema!

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