Por: José Daniel Figuera
Un estudio revolucionario publicado en Nature Physics ha revelado cómo la topología impulsa la complejidad en sistemas como el cerebro, el clima y la inteligencia artificial (IA). Dirigido por la profesora Ginestra Bianconi de la Universidad Queen Mary de Londres, en colaboración con un equipo internacional de investigadores, este trabajo establece un nuevo campo llamado dinámica topológica de orden superior, que explora cómo la geometría oculta de las redes influye en fenómenos que van desde la actividad cerebral hasta los patrones climáticos y los algoritmos de IA.
El papel de las redes de orden superior
El estudio, titulado "Topology shapes dynamics of higher-order networks", destaca la importancia de las redes de orden superior, estructuras que capturan interacciones entre múltiples elementos, en lugar de relaciones simples de pares. "Sistemas complejos como el cerebro, el clima y la IA de próxima generación dependen de interacciones que van más allá de las relaciones binarias", explicó Bianconi. Estas redes permiten entender fenómenos como la sincronización topológica y la formación de patrones.
Aplicaciones en ciencia y tecnología
La investigación, liderada por Ana P. Millán, Hanlin Sun y otros colaboradores, demuestra cómo los operadores topológicos, como el operador de Dirac topológico, ofrecen un lenguaje común para tratar la complejidad, los algoritmos de IA y la física cuántica. Por ejemplo, los agujeros de orden superior en las redes pueden localizar estados dinámicos, lo que tiene aplicaciones potenciales en el almacenamiento de información y el control neuronal. En IA, este enfoque podría llevar a algoritmos que imiten la adaptabilidad y eficiencia de los sistemas naturales.
Implicaciones interdisciplinarias
El estudio, que reúne a expertos de instituciones en Europa, Estados Unidos y Japón, destaca el poder de la investigación interdisciplinaria. "Nuestro trabajo muestra que la fusión de la topología, las redes de orden superior y la dinámica no lineal puede responder a algunas de las preguntas más urgentes en la ciencia actual", afirmó Bianconi. Este avance no solo profundiza la comprensión de sistemas complejos, sino que también abre nuevas vías para el desarrollo de tecnologías innovadoras.
Fuente: Ana P. Millán, Hanlin Sun, Lorenzo Giambagli, Riccardo Muolo, Timoteo Carletti, Joaquín J. Torres, Filippo Radicchi, Jürgen Kurths, Ginestra Bianconi. Topology shapes dynamics of higher-order networks. Nature Physics, 2025; DOI: 10.1038/s41567-024-02757-w