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Bioresponse-linked instrumental analysis combines biomolecular recognition, initiating a biological effect in the organism, and chemical analysis. Although this technology is only at its beginning, the power of this approach is obvious. It provides both, information on effects with respect to the applied target structures as well as the chemical structure and concentration of active substances present in a sample. In this book, examples ranging from endocrine disruptors to neurotoxic substances are used to illustrate the principle.
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Die neue Theorie der Netzwerke
von Albert-László Barabási
Eine neue Wissenschaft von Netzwerken? War dazu nicht längst alles gesagt? Der junge ungarische Physiker Albert-László Barabási behauptet, bisher Unbekanntes entdeckt zu haben: die grundlegende Struktur von Netzwerken, die in einem natürlichen Wachstumsprozess entstanden sind. Und wie es scheint, hat er Recht. Anfang des Jahres erschien in der Zeitschrift Reviews of Modern Physics eine zusammenfassende Darstellung für die Fachwelt; jetzt liegt sein Buch vor, das sich an ein allgemeines Publikum wendet. Es ist eine faszinierende Lektüre: sachlich, präzise, selbstbewusst und brillant. Der wissenschaftliche Aufsatz erlaubt die kritische Überprüfung der Aussagen des Buches. Was sonst vielleicht als spekulativ abgetan würde, ist sorgfältig belegt. Barabási ist auf eine Goldader gestoßen.
In fünfzehn Kapiteln behandelt das Buch drei Themenkomplexe: die empirische Analyse vorgefundener Netzwerke; ihre Erklärung auf der Grundlage eines Entwicklungsmodells; schließlich die Konsequenzen für einen intelligenten Umgang mit Netzwerken aller Art.
Netzwerke sind Systeme aus Knoten und Verbindungen. Deren Natur mag ganz unterschiedlich erscheinen. Im World Wide Web zum Beispiel sind die Knoten Dokumente und die Verbindungen die Links. Für Krankheiten wie Aids sind als Verbindungen die sexuellen Kontakte relevant. Barabási stellt etwa ein Dutzend Beispiele vor. Aus Gründen der Einfachheit wurden in der Vergangenheit entweder ganz regelmäßig oder rein zufällig aufgebaute Netzwerke betrachtet. Die Theorie der letzteren verdanken wir den ungarischen Mathematikern Erdös und Rényi. Barabási knüpft daran an, macht aber deutlich, dass natürliche Netzwerke anders geartet sind.
Seit langem weiß man, dass Netzwerke „kleine Welten” sind: zwischen je zwei Knoten gibt es erstaunlich kurze Verbindungswege. So fand zum Beispiel Milgram 1967, dass zwei beliebige Menschen in den USA durch eine Kette von im Mittel nur sechs Bekanntschaften verbunden sind. Im World Wide Web sind je zwei Dokumente etwa 19 Links voneinander entfernt. Ein anderes Merkmal von Netzen sind ihre „Cliquen”: Gruppen von Knoten, in denen jeder mit jedem verbunden ist. In zufälligen Netzwerken kann man deren Zahl in Abhängigkeit von ihrer Größe leicht berechnen; in natürlichen Netzwerken findet man jedoch eine weit ausgeprägtere Cliquenbildung.
Den Schlüssel zum Verständnis der natürlichen Netzwerke fand Barabási, als er versuchte, die typische Zahl von Verbindungen zu bestimmen, die ein beliebiger Knoten besitzt: die sogenannte „Skala” des Netzwerks. Es stellte sich heraus, dass eine solche Skala nicht existiert. Statt dessen gilt – zunächst nur empirisch begründet – ein einfaches mathematisches Gesetz, wonach es wenige Knoten mit sehr vielen Verbindungen gibt – die „Zentren” – und eine wachsende Zahl von Knoten mit immer weniger Verbindungen. Man nennt dies die Skalenfreiheit natürlicher Netzwerke.
Diese Eigenschaft lässt sich über den Entstehungsprozess erklären: nach und nach kommen neue Knoten hinzu und knüpfen Links vorzugsweise mit bereits vorhandenen Zentren. Beides zusammen – Wachstum und Präferenz für die Zentren – ist essentiell. So ergibt sich, dass natürliche Netzwerke im Allgemeinen robust sind gegenüber Angriffen auf ihre Teile, aber verletzbar durch gezielte Attacken auf ihre wichtigsten Zentren. Umgekehrt darf man wohl schließen, dass ein Netzwerk durch Förderung seiner Zentren am effektivsten gestärkt wird.
Konsequenzen aus diesen Einsichten werden noch zu ziehen sein. Besonders im sozialen und politischen Bereich gibt es ja Netzwerke, die nicht „natürlich” gewachsen sind, sondern nach Plänen eingerichtet wurden. Sind sie deshalb weniger effektiv oder robust? Barabási hat dem Nachdenken über sie eine neue Grundlage gegeben.
PETER RICHTER
ALBERT-LÁSZLÓ BARABÁSI: Linked. The New Science of Networks. Perseus Verlag, Cambridge / Mass. 2002. 280 Seiten. 26 US-Dollar.
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