Physiker der Northwestern University haben entdeckt, dass die Einbeziehung von Variationen oder Unordnung in komplexe Systeme wie Stromnetze und Ökosysteme überraschenderweise deren Stabilität erhöhen kann. Die Forschung stellt die langjährige Annahme in Frage, dass Einheitlichkeit immer optimal für die Systemzuverlässigkeit ist.
Die Studie, die am 17. September in *Science* veröffentlicht wurde, beschreibt einen von den Forschern entwickelten mathematischen Rahmen, um zu bestimmen, wann Variationen die Netzstabilität verbessern können. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass Systeme, einschließlich technischer Technologien und natürlicher Netzwerke, widerstandsfähiger werden können, wenn ihre Komponenten oder Verbindungen nicht identisch sind. Dies steht im Gegensatz zu früheren Annahmen, dass ähnliches Verhalten der Teile zu einer zuverlässigeren Leistung führt.
Adilson Motter von Northwestern, der die Arbeit leitete, erklärte, dass frühere Studien „eine wachsende Anzahl von Fällen gezeigt haben, in denen Unordnung (auch Heterogenität, Unregelmäßigkeit oder Asymmetrie genannt) über die Knoten eines Netzwerks tatsächlich die Stabilität und das gewünschte Verhalten verbessern kann“. Motter nannte Beispiele in Stromnetzen, Metamaterialien und der Gehirnberechnung. „Aber wir wussten nicht, wie weit verbreitet dieser Effekt ist oder welche Arten von Systemen davon profitieren könnten“, sagte er.
Die Forscher haben auch eine Website erstellt, auf der Benutzer den Rahmen visuell erkunden können, indem sie Parameter anpassen und die Interaktionen der Netzwerkkomponenten beobachten. Die Entdeckung könnte Ingenieuren helfen, widerstandsfähigere Technologien zu entwickeln und zu erklären, warum natürliche Systeme selten perfekte Einheitlichkeit aufweisen. Die Arbeit legt nahe, dass die sorgfältige Einführung von Unterschieden in ein System vorteilhaft sein könnte.
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