Un estudio pionero en el que participa la UGR revela el papel clave de las redes de orden superior en la dinámica de los sistemas complejos

Un equipo internacional, en el que participan investigadores de la Universidad de Granada, ha desarrollado un nuevo marco teórico para entender sistemas complejos como el cerebro, el clima y la inteligencia artificial. Este estudio, recientemente publicado en la prestigiosa revista científica Nature Physics, demuestra el papel clave de las redes de orden superior, que capturan las interacciones entre múltiples elementos del sistema a la vez, controlando la dinámica de estos sistemas. Los investigadores de la UGR participantes son Ana P. Millán Vidal y Joaquín J. Torres Agudo, ambos del Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional, mientras que la investigación está liderada por la profesora Ginestra Bianconi, de la Universidad Queen Mary de Londres. Este estudio es el resultado de la colaboración de investigadores de primer nivel de instituciones de Europa (incluyendo la U. de Granada), Estados Unidos y Japón, evidenciando el impacto de la investigación interdisciplinaria.

Combinando herramientas matemáticas de topología discreta y dinámica no lineal, la investigación destaca cómo las señales topológicas —variables dinámicas definidas en nodos, aristas, triángulos y otras estructuras de orden superior— impulsan fenómenos como la sincronización topológica, la formación de patrones y la percolación triádica. Estos hallazgos no solo amplían la comprensión de los mecanismos subyacentes en neurociencia y ciencias climáticas, por ejemplo, sino que también abren la puerta a algoritmos revolucionarios de aprendizaje automático inspirados en la física teórica.

Esta investigación propone un cambio de paradigma, centrando la topología como base para estructurar la dinámica de los sistemas complejos. Uno de los principales resultados de esta investigación es que los operadores topológicos, que definen las interacciones de las señales topológicas de orden superior, ofrecen un lenguaje común para tratar la complejidad, los algoritmos de inteligencia artificial y la física cuántica. Este estudio establece además una conexión entre las estructuras topológicas y los comportamientos emergentes que abarca desde los ritmos sincronizados de la actividad cerebral hasta los patrones dinámicos del sistema climático. En inteligencia artificial, este enfoque podría conducir al desarrollo de algoritmos que imiten la adaptabilidad y eficiencia de los sistemas naturales.