Svelare la rete di causalità nei sistemi complessi: un approccio innovativo del MIT all'informazione

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Di Fedele Bello
- in
Rete intricata di linee interconnesse e nodi luminosi.

RomeScienziati trovano difficile comprendere i motivi dei cambiamenti nei sistemi complessi. Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un nuovo metodo per individuare le relazioni di causa ed effetto all'interno di reti intricate, come ecosistemi o mercati finanziari. Questo approccio sfrutta la teoria dell'informazione per analizzare come una variazione in un elemento prevede un cambiamento in un altro, offrendo nuove prospettive sulla causalità che erano invisibili con i metodi precedenti.

Questo approccio si distingue per la sua capacità di valutare a fondo le relazioni di causa ed effetto.

  • Analisi simultanea di molteplici variabili invece di singole coppie.
  • Identifica se le relazioni sono uniche, sinergiche o ridondanti.
  • Stima le influenze causali sconosciute, indicando dove potrebbero esistere fattori non noti.
  • Questi miglioramenti sono cruciali poiché risolvono problemi presenti nei metodi precedenti. Le tecniche più datate spesso si concentravano solo sulla forza di una connessione, rischiando di trascurare legami minori ma comunque rilevanti. Il nuovo algoritmo analizza il sistema come una rete di informazioni, in cui ogni variabile è collegata alle altre e scambia dati. Questo approccio si ispira alla teoria dell'informazione di Claude Shannon, secondo cui l'interazione fra le variabili implica una loro reciproca influenza.

    Questo progresso produce numerosi effetti significativi. Trattando le variabili come fonti e destinatari di informazioni, l'algoritmo può indicare quali aspetti necessitano di ulteriori approfondimenti. Il concetto di perdite causali è particolarmente affascinante, in quanto suggerisce che fattori invisibili potrebbero influenzare il comportamento del sistema, spingendo i ricercatori a esaminare con maggiore attenzione elementi finora sconosciuti.

    Gli ingegneri desiderano utilizzare questo strumento nel settore aerospaziale per analizzare come diverse componenti progettuali influenzano le prestazioni di un velivolo. Questo strumento è applicabile anche in altri settori. In climatologia, può contribuire a rendere i modelli meteorologici più precisi. Nel campo sanitario, aiuta a comprendere le interazioni e gli effetti dei diversi trattamenti sui risultati dei pazienti.

    I ricercatori hanno sviluppato uno strumento chiamato SURD, disponibile online per chiunque voglia utilizzarlo. Questo permette a più persone di accedere a tecnologie avanzate e favorisce la collaborazione. Applicando questo algoritmo ai modelli scientifici, possiamo migliorare le previsioni e le decisioni in diversi ambiti. Questa metodologia è versatile e può promuovere innovazioni precedentemente irrealizzabili.

    Lo studio è pubblicato qui:

    http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-53373-4

    e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è

    Álvaro Martínez-Sánchez, Gonzalo Arranz, Adrián Lozano-Durán. Decomposing causality into its synergistic, unique, and redundant components. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-53373-4
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