Une nouvelle façon de mesurer l'évolution des relations dans un réseau au fil du temps peut révéler des détails importants sur le réseau, selon des chercheurs de Penn State et du Korean Rural Economic Institute. Par exemple, appliqué à l'économie mondiale, la méthode a détecté la plus grande quantité de changement de réseau au cours de 2008-2009, l'époque de la crise financière mondiale.

"La plupart des approches existantes ne capturent les changements de relation dans un réseau qu'un membre du réseau à la fois, " a déclaré Stéphane Goetz, professeur d'économie agricole et régionale, État de Penn, et directeur du Centre régional de développement rural du Nord-Est (NERCRD). "Notre mesure nous permet de voir comment ces relations évoluent dans le temps sur l'ensemble du réseau, ce qui nous donnera de nouvelles perspectives potentielles sur le comportement des réseaux, ainsi que les impacts de ces changements.

Selon Goetz, les réseaux de tous types sont représentés visuellement par des nœuds individuels reliés les uns aux autres par des lignes, ou des liens. La carte familière en étoile des compagnies aériennes en est un exemple. Chaque nœud représente une entité dans un réseau—un aéroport, une personne, une entreprise, ou un pays, par exemple. Les liens entre deux nœuds représentent leur connexion ou relation.

« Pensez à votre propre réseau de relations, avec chaque personne de votre réseau représentée par un nœud et votre connexion à eux représentée par un lien. Heures supplémentaires, certaines personnes pourraient abandonner, d'autres pourraient entrer, certaines relations se renforcent, d'autres s'affaiblissent, " a déclaré Goetz. " Parce que la plupart des réseaux changent avec le temps, cette configuration de nœuds et de liens change également."

Ce changement d'une période à l'autre est représenté par un changement des angles formés par les nœuds et les liens, et ces angles sont au centre de l'étude, qui a été publié le 24 juillet dans PLOS UN .

Goetz et son co-auteur, Yicheol Han, chercheur au Korea Rural Economic Institute à Nasu-si, Corée du Sud, et anciennement associé de recherche au NERCRD, s'est tourné vers une mesure mathématique familière appelée la similarité en cosinus, qui est traditionnellement utilisé pour mesurer l'orientation des angles entre les points et les lignes rayonnant à partir des points. Appliqué à la science des réseaux, la similitude en cosinus a permis aux chercheurs de mesurer l'ampleur du changement dans une relation donnée, à la fois par rapport à lui-même et par rapport à l'ensemble du réseau.

Pour tester leur nouvelle mesure, les chercheurs l'ont appliqué à plusieurs réseaux du monde réel, y compris le tableau des entrées-sorties (E/S) mondiales, qui documente les transactions économiques sur une base annuelle à la fois entre et au sein des nations. En se concentrant sur les années 2000-2014, ils ont constaté que la plus grande quantité de changement de réseau, qu'ils appellent « câblage, " s'est produit en 2008-2009. Ce n'était pas inattendu, en raison de la crise financière mondiale survenue au cours de ces années.

"Le recâblage est une autre façon de penser la réorganisation, dans ce cas, " a déclaré Goetz. "Nos résultats montrent à quel point la crise financière mondiale a été un choc énorme. Il est intéressant que la mesure ait pris cela si fortement, et qu'il peut être utilisé comme une nouvelle façon de quantifier la façon dont l'économie s'est ajustée après le choc."

Leur mesure a également montré une tendance à la baisse prononcée du recâblage après 2010, qu'ils supposent avoir contribué à la reprise inhabituellement lente de la récession.

Prochain, l'équipe a examiné trois pays individuels :les États-Unis, L'Allemagne et la Chine—pour voir comment le recâblage dans les économies de ces pays se compare. Alors que les États-Unis et l'Allemagne ont suivi un modèle similaire à celui de l'économie mondiale dans son ensemble, La Chine a présenté un schéma sensiblement différent, avec un pic dans son recâblage se produisant à la fois avant et après la crise financière. Cependant, à la surprise de Goetz, ils ont constaté que la crise financière n'était pas le choc le plus important pour l'économie chinoise au cours de cette période.

"La mesure de recâblage montre que l'adhésion à l'Organisation mondiale du commerce en 2003 a été un choc plus important pour l'économie chinoise que la Grande Récession, " Goetz a déclaré. "Je ne suis pas au courant que quelqu'un ait montré cela en utilisant une autre mesure."

Goetz et Han ont également examiné comment le recâblage dans les tables d'E/S économiques de plusieurs pays affectait leur taux de croissance du revenu annuel composé par habitant, le « Saint Graal » des mesures économiques, selon Goetz.

"Nous avons constaté que le fait que les pays appartenant à l'Organisation de coopération et de développement économiques se reconnectent beaucoup ou peu n'a pas beaucoup d'incidence sur leur taux de croissance annuel composé, " dit Han. " D'un autre côté, les pays de l'ex-Union soviétique ont vraiment bénéficié du recâblage. Plus ils recâblés, plus leur taux de croissance annuel augmentait. Nous pensons que c'est parce qu'ils ne sont devenus que récemment des économies de marché et manquent d'institutions matures et d'autres mécanismes d'ajustement à la récession, le recâblage a donc plus d'impact sur leur croissance."

Les recherches futures examineront comment la mesure peut être appliquée aux économies rurales, pour voir comment ces zones peuvent ou non bénéficier du recâblage.

"Cela a le potentiel de conduire à de nouvelles façons de voir comment les zones rurales aux États-Unis peuvent se développer et s'adapter aux chocs émergents et à d'autres défis structurels, ", a déclaré Goetz.