Die Komplexität von Netzwerken in Theorie und Praxis

Netzwerke

Netzwerke bestehen aus Knoten, welche auch Aktoren oder Agenten bezeichnet werden und aus Kanten, die dann deren Verbindungen darstellen. Die Komplexität eines Netzwerkes liegt nun darin, dass der lineare Zuwachs vom Knoten zu einem exponentiellen Wachstum an Verbindungen führen kann. Je nach Netzwerkstyp besteht für die einzelnen Knoten die Möglichkeit sich mit allen anderen Knoten verbinden zu können. Im menschlichen Gehirn sind etwa 14 Milliarden Nervenzellen, deren Anzahl an Verbindungen die Anzahl aller Atome im Universum übersteigt. Die Verbindungen zwischen den Knoten entstehen nicht zufällig, sondern sind vom Umfeld abhängig. Als metaphorisches Beispiel wird hier der Regentropfen angeführt, der vom Gipfel eines Berges seinen Weg ins Tal findet. Dessen Bahn (Verbindung) ist auch nicht zufällig, sondern hängt davon ab wie mögliche Rinnsale vorgefunden werden. Bei Netzwerken sind das Ressourcen wie Glasfaserverbindungen, bei sozialen Netzen die Sprache oder die kulturelle Zugehörigkeit. Natürlich werden sich Knoten mit gleichen oder ähnlichen Attributen schneller verbinden als Artfremde. Dieses Phänomen kann man gut bei den sozialen Netzen finden. Gleiche treffen hier auf Gleiche.

 

Im zwischenmenschlichen Bereich verbinden wir uns gerne mit jenen Knoten die gute und interessante Services bringen. Da hat sich Amazon durchgesetzt mit Lieferung von Allem möglichen, über Musik und Fernsehdiensten, bis hin zu Spracherkennung. Das alles geht schon sehr einfach. Ein Netzwerk kann wachsen, in dem mehr Knoten oder mehr Verbindungen generiert werden. Darüber hinaus hat ein Netzwerk auch ein implizites dynamisches Verhalten. Technische Netze brauchen – abhängig von deren Umfeld – unterschiedlich hohe Bandbreiten. Zwischen 19 und 23 Uhr ist der Bandbreitenbedarf am höchsten. Interessant ist, dass es in solchen Fällen auch zu positiven Feedbackschleifen kommen kann. Je mehr Menschen eine bestimmte Serie sehen, umso mehr spricht es sich herum und es führt zu einem rasant steigenden Wachstum.

 

Die Netzwerksstruktur, also die Topologie wie Knoten und Kanten angeordnet sind, sagt sehr viel über deren Stabilität und Wachstum aus. Ein sternförmiges Netz mit einem Hauptknoten hat keinen hohen Vernetzungsgrad, ist aber vom Hauptknoten aus gut steuerbar. Clusternetzwerke findet man vielfach in Internetanwendungen vor. Die einzelnen Cluster sind untereinander sehr dicht vernetzt und haben einige wenige Verbindungen zu anderen auch weit entfernten Clustern. Das wird dann als small world-Architektur bezeichnet. Rein semantisch gesehen hat Facebook eine small world-Architektur. Jeder hat Freunde in seiner Nähe – mit einigen Fernbeziehungen. Logisch gesehen ist es ein Netz mit einem Hauptknoten (Firma Facebook) über den alles läuft. Solche Engstellen werden als Bridges bezeichnet, welche eine sehr hohe strategische Bedeutung haben. Genau diesen Knoten zu kontrollieren (Facebook, Google, Amazon) verschafft Marktmacht.

 

Je zentraler– d. h. mehr ein- und ausgehende Verbindung ein Knoten hat – und je aktiver ein Knoten ist, umso größer ist sein Einfluss. Er darf sich dann als Influenza bezeichnen. Das Wachstum des gesamten Netzes und deren Komponenten ist also auch ein Wirtschaftliches. Dort wo man mehr gewinnt als verliert oder wo die Ertragschancen größer sind, wird das Netz prosperieren.

 

Der Netzaufbau unterscheidet sich auch in deren Substanzen. Wir kennen also soziale Netze, Glasfasernetze, Terrornetze, wissenschaftliche Netze, uvm. Darüber hinaus gehören Verkehrssysteme, Paketzusteller, Stromnetze, Gesundheitsnetze, usw. auch in die Kategorie von Netzwerken. Netzwerke die auf unterschiedlichen Substraten basieren können sich ebenfalls vernetzen – z. B. das Straßenverkehrsnetz mit dem Satellitennavigationssystem.

 

Netzwerksknoten haben unterschiedliche Eigenschaften und deren Verhalten kann durchaus ansteckend – also infizierend – sein. Vor längerer Zeit hat es auf Facebook die Ice-Bucket-Challenge gegeben. Diese darf als sehr ansteckend bezeichnet werden. Dabei ist zu überlegen, wer denn genau angesteckt wurde. Wohl nicht das Smartphone mit dem installierten Facebook, sondern dessen Anwender. Solche Infektionen entstehen wie im gerade zitierten Beispiel zufällig. Sie können aber strategisch sein und das bezeichnet man dann im besten Fall als Marktinformation oder im schlimmsten Fall als Hackerangriff.

 

Die Resistenz von Knoten gegen Angriffe erhöht sich je autonomer und selbstbewusster ein Knoten reagieren kann. Auch hier wieder ein Beispiel aus Facebook – beim aktuellen Thema der Ausländerintegration kommen unterschiedlichste und schwierig zu differenzierende Nachrichten. Autonomität bedeutet dabei nicht alles und vor allem nicht ungeprüft diese weiter zu geben.

 

Das Internet ist wahrscheinlich das größte zusammenhängende Netzwerk, welches Menschen konstruiert haben. Bei solchen weitläufigen und verdichteten Netzen poppen unabhängig von einander an verschiedensten Stellen zeitnahe und ähnliche Informationen auf. Hier wird dann der Begriff Synchronizität verwendet. Diese treten im persönlichen Leben dann vermehrt auf, wenn der eigene Vernetzungsgrad steigt. Plötzlich kommt ähnliche Information über Social Media, TV-Serien und Zeitungen gleichzeitig heran.

 

Aufgrund der Komplexität eines Netzwerkes, können bereits kleinste Ursachen große Wirkungen auslösen. Eigentlich unbedeutende Informationen verbreiten sich plötzlich rasend schnell und weisen ein exponentielles Wachstum auf. Im Extremfall könnten dies chaotische Zustände sein. Sofern es sich dabei dann um physikalische Netze handelt, könnte es zu deren Zusammenbruch führen – wird von den Kriminellen ausgenutzt und sind unter DeDos-Attacken bekannt. Wenn es sich um e-materielle Informationsnetze handelt, kommt es zu einem „Information Overload“ und es kommt ebenso zu einem Zusammenbruch. In Summe kann gesagt werden, dass Netzwerke durchaus chaotische Zustände erreichen können.

 

Nun bin ich ein Knoten und möchte mich selber entwickeln – d. h. ich möchte mein Prestige steigern. Das praktische Beispiel aus Sicht von Facebook wäre möglich viele Likes zu bekommen. Daraus hat sich zwischenzeitlich eine Berufsgruppe entwickelt. Das sind eben Knoten mit hohem Prestige, die auch hoch vernetzt sind und werden dann als Influenza gezeichnet. Diese können beauftragt werden, von beispielsweise einer Marketingfirma, die eigenen Botschaften zu transportieren. Was Influenza neben der Anzahl an Verbindungen noch brauchen sind „Strong Ties“. Angebundene Knoten reagieren auf jeden Fall und nehmen die Information auf. Der Einfluss (Influenz) ist damit gegeben. Neben den starken Verbindungen hat ein Netzwerk auch schwache Verbindungen, auf denen es kaum einen Verkehr gibt, die aber existieren und bei Bedarf aktiviert werden können. Bekannt wurde dieses Phänomen in terroristischen Systemen unter Schläfern.

 

Zusammenfassend sind Netzwerke komplexe Systeme, die alle Eigenschaften von solchen Systemen annehmen können. Manchmal geht es ruhig zu und manchmal bewegt man sich am Rande des Chaos.