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Teoría de la percolación

En física estadística y matemáticas, la teoría de la percolación describe el comportamiento de una red cuando se agregan nodos o enlaces. Este es un tipo geométrico de transición de fase, ya que en una fracción crítica de la adición, la red de grupos pequeños desconectados se fusiona formando una estructura conectada significativamente más grande, el llamado grupo de expansión. Las aplicaciones de la teoría de la percolación a la ciencia de materiales y en muchas otras disciplinas se discuten aquí y en los artículos dedicados al análisis de redes y a la percolación.

Gráfico tridimensional de un modelo de percolación

Introducción

 
Percolación de enlaces en una retícula cuadrada de p=0.3 a p=0.52

La teoría de Flory-Stockmayer fue el primer desarrollo científico que investigó los procesos de percolación.[1]

Una pregunta representativa (y el origen de la etimología del nombre) es la siguiente. Supóngase que se vierte algo de líquido sobre algún material poroso. ¿Podrá el líquido pasar de un agujero a otro y llegar al fondo? Esta pregunta física es modelada matemáticamente como una red tridimensional de n × n × n vértices, generalmente llamados "sitios", en los que los lados o "enlaces" entre cada dos elementos vecinos pueden estar abiertos (permitiendo el paso del líquido) con probabilidad p, o cerrados con probabilidad 1 – p, y se supone que son independientes. Por lo tanto, para un p dado, ¿cuál es la probabilidad de que exista una ruta abierta (es decir, un camino, cada uno de cuyos enlaces es un enlace "abierto") de arriba abajo? El comportamiento con valores de n grandes es de interés principal. Este problema, llamado ahora percolación de enlaces, fue introducido en la literatura matemática por Broadbent y Hammersley (1957),[2]​ y ha sido estudiado intensamente por matemáticos y físicos desde entonces.

En un modelo matemático ligeramente diferente para obtener un gráfico aleatorio, un sitio está "ocupado" con probabilidad p o "vacío" (en cuyo caso se eliminan sus bordes) con probabilidad 1 – p; el problema correspondiente se llama filtración del sitio. La pregunta es la misma: para una p dada, ¿cuál es la probabilidad de que exista un camino entre la parte superior y la inferior? De manera similar, se puede preguntar, dado un gráfico conectado, en qué fracción 1 – p de interrupciones se desconectará el gráfico (sin componente grande).

 
Determinación de la percolación de una red de tubos 3D

Se pueden hacer las mismas preguntas para cualquier dimensión de celosía. Como es bastante típico, en realidad es más fácil examinar redes infinitas que solo las grandes. En este caso, la pregunta correspondiente es: ¿existe un cúmulo abierto infinito? Es decir, ¿existe un camino de puntos conectados de longitud infinita "a través" de la red? Por la ley cero-uno de Kolmogórov, para cualquier p dado, la probabilidad de que exista un grupo infinito es cero o uno. Dado que esta probabilidad es una función creciente de p (prueba a través del argumento de acoplamiento), debe haber un p crítico (denotado por pc) por debajo del cual la probabilidad es siempre 0 y por encima del cual la probabilidad es siempre es 1. En la práctica, esta criticidad es muy fácil de observar. Incluso para n tan pequeño como 100, la probabilidad de una ruta abierta de arriba abajo aumenta drásticamente de muy cerca de cero a muy cerca de uno en un intervalo corto de valores de p.

 
Detalle de una percolación de enlace en la retícula cuadrada en dos dimensiones con probabilidad de percolación p = 0.51

Para la mayoría de los gráficos de celosía infinita, pc no se puede calcular exactamente, aunque en algunos casos de pc existe un valor exacto. Por ejemplo:

  • Para una retícula cuadrada 2 en dos dimensiones, pc = 1/2 para percolación de enlaces, un hecho que fue una cuestión abierta durante más de 20 años y finalmente fue resuelto por Harry Kesten a principios de la década de 1980,[3]​ (véase Kesten (1982)). Para la percolación del sitio, el valor de pc no se conoce a partir de la derivación analítica, sino solo a través de simulaciones de rejillas grandes.[4]
  • Un caso límite para retículas de grandes dimensiones lo da la retícula de Bethe, cuyo umbral está en pc = 1/z − 1 para un número de coordinación z. En otras palabras: para el árbol regular de grado  ,   es igual a  .
 
Frente de percolación

Universalidad

El principio de universalidad establece que el valor numérico de pc está determinado por la estructura local del gráfico, mientras que el comportamiento cerca del umbral crítico, pc, se caracteriza por un exponente crítico universal. Por ejemplo, la distribución del tamaño de los conglomerados en la criticidad decae como una ley de potencia con el mismo exponente para todos los retículos 2d. Esta universalidad significa que para una dimensión dada, los diversos exponentes críticos, la dimensión fractal de los grupos en pc es independiente del tipo de retícula y del tipo de percolación (por ejemplo, enlace o sitio). Sin embargo, recientemente se ha realizado la percolación en un retículo estocástico plano ponderado y se encontró que aunque su dimensión coincide con la dimensión del espacio donde está incrustado, su clase de universalidad es diferente a la de todos los retículos planos conocidos.[8][9]

Fases

Subcrítica y supercrítica

El hecho principal en la fase subcrítica es el "decaimiento exponencial". Es decir, cuando p < pc, la probabilidad de que un punto específico (por ejemplo, el origen) esté contenido en un grupo abierto (es decir, un conjunto conectado máximo de bordes "abiertos" del gráfico) de tamaño r decrece a cero exponencialmente en r . Esto fue probado para la percolación en tres y más dimensiones por Menshikov (1986) e independientemente por Aizenman y Barsky (1987). En dos dimensiones, formó parte de la prueba de Kesten de que pc = 1/2.[10]

El grafo dual de la retícula cuadrada 2 es también la retícula cuadrada. De ello se deduce que, en dos dimensiones, la fase supercrítica es dual a un proceso de percolación subcrítica. Esto proporciona esencialmente información completa sobre el modelo supercrítico con d = 2. El resultado principal para la fase supercrítica en tres y más dimensiones es que, para N suficientemente grande, hay [aclaración requerida] un cúmulo abierto infinito en la losa bidimensional 2 × [0, N]d − 2. Esto fue probado por Grimmett y Marstrand (1990).[11]

En dos dimensiones con p < 1/2, hay una probabilidad de que exista un grupo cerrado infinito único (un grupo cerrado es un conjunto conectado máximo de bordes "cerrados" del gráfico). Por tanto, la fase subcrítica puede describirse como islas abiertas finitas en un océano cerrado infinito. Cuando p > 1/2 ocurre todo lo contrario, con islas cerradas finitas en un océano abierto infinito. El panorama es más complicado cuando d ≥ 3 desde pc < 1/2, y hay coexistencia de clústeres infinitos abiertos y cerrados para p entre pc1 − pc.

Para conocer la naturaleza de transición de fase de la percolación, consúltese Stauffer y Aharony[12]​ y Bunde y Havlin.[13]​ Para la filtración de redes, consúltese Cohen y Havlin.[14]

Criticidad

 
Zoom en un grupo de percolación crítico

La percolación tiene una singularidad en el punto crítico p = pc y muchas propiedades se comportan como una ley de potencia con  , cerca de  . La teoría de la escala predice la existencia de un exponente crítico, dependiendo del número d de dimensiones, que determinan la clase de singularidad. Cuando d = 2, estas predicciones están respaldadas por argumentos de teoría conforme de campos y de la evolución de Schramm–Loewner, e incluyen valores numéricos predichos para los exponentes. Los valores de los exponentes los dan Stauffer, Dietrich y Aharony[12]​ y Bunde y Havlin.[13]​ La mayoría de estas predicciones son conjeturas, excepto cuando el número de dimensiones d satisface que d = 2 o d ≥ 6. Incluyen:

  • No hay clústeres infinitos (abiertos o cerrados)
  • La probabilidad de que haya un camino abierto desde algún punto fijo (por ejemplo, el origen) a una distancia de r disminuye polinomialmente, es decir, es del orden de rα para algunos α
    • α no depende de la retícula particular elegida ni de otros parámetros locales. Depende solo de la dimensión d (esta es una instancia del principio de universalidad).
    • αd disminuye desde d = 2 hasta d = 6 y luego permanece fijo.
    • α2 = −5/48
    • α6 = −1.
  • La forma de un gran grupo en dos dimensiones es conformemente invariante.

Véase Grimmett (1999).[15]​ En 11 o más dimensiones, estos hechos se prueban en gran medida utilizando una técnica conocida como expansión de encaje. Se cree que una versión de la expansión de encaje debería ser válida para 7 o más dimensiones, quizás con implicaciones también para el caso umbral de 6 dimensiones. La conexión de la percolación con la expansión de encaje se encuentra en Hara y Slade (1990).[16]

En dos dimensiones, el primer hecho ("sin percolación en la fase crítica") se prueba para muchas retículas, utilizando la dualidad. Se ha logrado un progreso sustancial en el análisis de la percolación bidimensional a través de la conjetura de Oded Schramm de que el límite de escala de un gran cúmulo puede describirse en términos de una evolución de Schramm-Loewner. Esta conjetura fue probada por Smirnov (2001)[17]​ en el caso especial de percolación del sitio en una red triangular.

Diferentes modelos

  • La percolación dirigida, que modela el efecto de fuerzas gravitatorias actuando en un líquido, también se introdujo en Broadbent y Hammersley (1957),[2]​ y tiene conexiones con los procesos de contacto.
  • El primer modelo estudiado fue la percolación de Bernoulli. En este modelo, todos los enlaces son independientes. Los físicos llaman a este modelo percolación de enlaces.
  • A continuación se introdujo una generalización mediante el modelo de conglomerado aleatorio de Fortuin-Kasteleyn, que tiene muchas conexiones con el modelo de Ising y otros modelos de Potts.
  • La percolación de Bernoulli (enlace) en grafos completos es un ejemplo de grafo aleatorio. La probabilidad crítica es p = 1/N, donde N es el número de vértices (sitios) del gráfico.
  • La percolación de arrancamiento elimina las celdas activas de los cúmulos cuando tienen muy pocos vecinos activos y analiza la conectividad de las celdas restantes.[18]
  • Percolación del primer paso.
  • Percolación de invasión.
  • La percolación con enlaces de dependencia fue introducida por Parshani et al.[19]
  • Modelo de filtración y difusión de opinión.[20]
  • La filtración bajo ataque localizado fue introducida por Berezin et al.[21]​ Véase también Shao et al.[22]
  • La filtración de redes modulares ha sido estudiada por Shay et al.[23]​ y Dong et al.[24]
  • La percolación en estructuras modulares espaciales ha sido estudiada por Gross et al.[25]
  • La percolación del tráfico en las ciudades fue introducida por Daqing Li et al.[26]​ y por Zeng et al.[27]
  • Introducción a la recuperación de nodos y enlaces en percolación.[28]
  • Percolación en 2d con una longitud de enlace característica.[29]​ El modelo muestra un nuevo fenómeno, llamado estiramiento crítico, en la estructura y funcionamiento de la red cerca de su umbral crítico de percolación.[30]
  • Un modelo de percolación generalizado y descentralizado que introduce una fracción de nodos reforzados en una red que puede funcionar y soportar su vecindario ha sido introducido por Yuan et al.[31]

Aplicaciones

En biología, bioquímica y virología física

La teoría de la percolación se ha utilizado para predecir con éxito la fragmentación de las capas de virus biológicos (cápsides),[32][33]​ con el umbral de fragmentación de la cápside del virus de la hepatitis B, predicho y detectado experimentalmente.[34]​ Cuando un número crítico de subunidades se ha eliminado aleatoriamente de la capa nanoscópica, esta se fragmenta, fragmentación que a su vez puede detectarse mediante espectroscopía de masas con detección de carga (CDMS), entre otras técnicas de partícula única. Este es un análogo molecular del juego de mesa común llamado jenga, y tiene relevancia para el estudio más amplio del desmontaje de virus. Curiosamente, las partículas virales más estables (teselaciones con mayores umbrales de fragmentación) se encuentran en mayor abundancia en la naturaleza.[32]

En ecología

La teoría de la filtración se ha aplicado a estudios sobre cómo la fragmentación del medio ambiente afecta a los hábitats de los animales[35]​ y a los modelos de cómo se propaga la bacteria de la plaga yersinia pestis.[36]

Percolación de redes interdependientes multicapa

Buldyrev y sus colaboradores[37]​ desarrollaron un marco para estudiar la percolación en redes multicapa con dependencia de enlaces entre las capas. Se han encontrado nuevos fenómenos físicos, incluidas transiciones abruptas y fallos en cascada.[38]​ Cuando las redes están incrustadas en el espacio, se vuelven extremadamente vulnerables incluso para una fracción muy pequeña de enlaces de dependencia[39]​ y para ataques localizados en una fracción cero de nodos.[40][41]​ Cuando se introduce la recuperación de nodos, se encuentra un diagrama de fases rico que incluye puntos multicríticos, histéresis y regímenes metaestables.[42][43]

En tráfico

En artículos recientes, la teoría de la percolación se ha aplicado para estudiar el tráfico en una ciudad. La calidad del tráfico global en una ciudad en un momento dado se puede caracterizar por un solo parámetro, el umbral crítico de percolación, que representa la velocidad por debajo de la cual se puede circular en una gran parte de la red viaria de una ciudad. Por encima de este umbral, la red de la ciudad se divide en grupos de muchos tamaños y se puede viajar dentro de vecindarios relativamente pequeños. Este método novedoso también puede identificar cuellos de botella de tráfico repetitivos.[44]​ Los exponentes críticos que caracterizan la distribución del tamaño de los conglomerados del tráfico en buenas condiciones son similares a los de la teoría de la percolación.[45]​ También se encontró que durante las horas pico la red de tráfico puede tener varios estados metaestables de diferentes tamaños de red y alternar entre estos estados.[46]​ Zhang et al.[47]​ Se encontró una ley de potencia universal aproximada para la distribución del tamaño de los atascos en diferentes ciudades. Serok et al. desarrollaron un método para identificar grupos funcionales de calles espacio-temporales que representan un flujo de tráfico fluido en una ciudad.[48]

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

  • PercoVIS: un programa Mac OS X para visualizar la percolación en las redes en tiempo real
  • Percolación interactiva
  • Curso en línea de Nanohub sobre Teoría de la percolación
  • Introducción a la teoría de la percolación: curso corto de Shlomo Havlin
  •   Datos: Q900918

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En fisica estadistica y matematicas la teoria de la percolacion describe el comportamiento de una red cuando se agregan nodos o enlaces Este es un tipo geometrico de transicion de fase ya que en una fraccion critica de la adicion la red de grupos pequenos desconectados se fusiona formando una estructura conectada significativamente mas grande el llamado grupo de expansion Las aplicaciones de la teoria de la percolacion a la ciencia de materiales y en muchas otras disciplinas se discuten aqui y en los articulos dedicados al analisis de redes y a la percolacion Grafico tridimensional de un modelo de percolacion Indice 1 Introduccion 2 Universalidad 3 Fases 3 1 Subcritica y supercritica 3 2 Criticidad 4 Diferentes modelos 5 Aplicaciones 5 1 En biologia bioquimica y virologia fisica 5 2 En ecologia 5 3 Percolacion de redes interdependientes multicapa 5 4 En trafico 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Bibliografia 9 Lecturas relacionadas 10 Enlaces externosIntroduccion Editar Percolacion de enlaces en una reticula cuadrada de p 0 3 a p 0 52 La teoria de Flory Stockmayer fue el primer desarrollo cientifico que investigo los procesos de percolacion 1 Una pregunta representativa y el origen de la etimologia del nombre es la siguiente Supongase que se vierte algo de liquido sobre algun material poroso Podra el liquido pasar de un agujero a otro y llegar al fondo Esta pregunta fisica es modelada matematicamente como una red tridimensional de n n n vertices generalmente llamados sitios en los que los lados o enlaces entre cada dos elementos vecinos pueden estar abiertos permitiendo el paso del liquido con probabilidad p o cerrados con probabilidad 1 p y se supone que son independientes Por lo tanto para un p dado cual es la probabilidad de que exista una ruta abierta es decir un camino cada uno de cuyos enlaces es un enlace abierto de arriba abajo El comportamiento con valores de n grandes es de interes principal Este problema llamado ahora percolacion de enlaces fue introducido en la literatura matematica por Broadbent y Hammersley 1957 2 y ha sido estudiado intensamente por matematicos y fisicos desde entonces En un modelo matematico ligeramente diferente para obtener un grafico aleatorio un sitio esta ocupado con probabilidad p o vacio en cuyo caso se eliminan sus bordes con probabilidad 1 p el problema correspondiente se llama filtracion del sitio La pregunta es la misma para una p dada cual es la probabilidad de que exista un camino entre la parte superior y la inferior De manera similar se puede preguntar dado un grafico conectado en que fraccion 1 p de interrupciones se desconectara el grafico sin componente grande Determinacion de la percolacion de una red de tubos 3D Se pueden hacer las mismas preguntas para cualquier dimension de celosia Como es bastante tipico en realidad es mas facil examinar redes infinitas que solo las grandes En este caso la pregunta correspondiente es existe un cumulo abierto infinito Es decir existe un camino de puntos conectados de longitud infinita a traves de la red Por la ley cero uno de Kolmogorov para cualquier p dado la probabilidad de que exista un grupo infinito es cero o uno Dado que esta probabilidad es una funcion creciente de p prueba a traves del argumento de acoplamiento debe haber un p critico denotado por pc por debajo del cual la probabilidad es siempre 0 y por encima del cual la probabilidad es siempre es 1 En la practica esta criticidad es muy facil de observar Incluso para n tan pequeno como 100 la probabilidad de una ruta abierta de arriba abajo aumenta drasticamente de muy cerca de cero a muy cerca de uno en un intervalo corto de valores de p Detalle de una percolacion de enlace en la reticula cuadrada en dos dimensiones con probabilidad de percolacion p 0 51 Para la mayoria de los graficos de celosia infinita pc no se puede calcular exactamente aunque en algunos casos de pc existe un valor exacto Por ejemplo Para una reticula cuadrada ℤ2 en dos dimensiones pc 1 2 para percolacion de enlaces un hecho que fue una cuestion abierta durante mas de 20 anos y finalmente fue resuelto por Harry Kesten a principios de la decada de 1980 3 vease Kesten 1982 Para la percolacion del sitio el valor de pc no se conoce a partir de la derivacion analitica sino solo a traves de simulaciones de rejillas grandes 4 Un caso limite para reticulas de grandes dimensiones lo da la reticula de Bethe cuyo umbral esta en pc 1 z 1 para un numero de coordinacion z En otras palabras para el arbol regular de grado z displaystyle z p c displaystyle p c es igual a 1 z 1 displaystyle 1 z 1 Frente de percolacion Para redes de Erdos Renyi aleatorias de grado medio k displaystyle langle k rangle pc 1 k 5 6 7 Universalidad EditarEl principio de universalidad establece que el valor numerico de pc esta determinado por la estructura local del grafico mientras que el comportamiento cerca del umbral critico pc se caracteriza por un exponente critico universal Por ejemplo la distribucion del tamano de los conglomerados en la criticidad decae como una ley de potencia con el mismo exponente para todos los reticulos 2d Esta universalidad significa que para una dimension dada los diversos exponentes criticos la dimension fractal de los grupos en pc es independiente del tipo de reticula y del tipo de percolacion por ejemplo enlace o sitio Sin embargo recientemente se ha realizado la percolacion en un reticulo estocastico plano ponderado y se encontro que aunque su dimension coincide con la dimension del espacio donde esta incrustado su clase de universalidad es diferente a la de todos los reticulos planos conocidos 8 9 Fases EditarSubcritica y supercritica Editar El hecho principal en la fase subcritica es el decaimiento exponencial Es decir cuando p lt pc la probabilidad de que un punto especifico por ejemplo el origen este contenido en un grupo abierto es decir un conjunto conectado maximo de bordes abiertos del grafico de tamano r decrece a cero exponencialmente en r Esto fue probado para la percolacion en tres y mas dimensiones por Menshikov 1986 e independientemente por Aizenman y Barsky 1987 En dos dimensiones formo parte de la prueba de Kesten de que pc 1 2 10 El grafo dual de la reticula cuadrada ℤ2 es tambien la reticula cuadrada De ello se deduce que en dos dimensiones la fase supercritica es dual a un proceso de percolacion subcritica Esto proporciona esencialmente informacion completa sobre el modelo supercritico con d 2 El resultado principal para la fase supercritica en tres y mas dimensiones es que para N suficientemente grande hay aclaracion requerida un cumulo abierto infinito en la losa bidimensional ℤ2 0 N d 2 Esto fue probado por Grimmett y Marstrand 1990 11 En dos dimensiones con p lt 1 2 hay una probabilidad de que exista un grupo cerrado infinito unico un grupo cerrado es un conjunto conectado maximo de bordes cerrados del grafico Por tanto la fase subcritica puede describirse como islas abiertas finitas en un oceano cerrado infinito Cuando p gt 1 2 ocurre todo lo contrario con islas cerradas finitas en un oceano abierto infinito El panorama es mas complicado cuando d 3 desde pc lt 1 2 y hay coexistencia de clusteres infinitos abiertos y cerrados para p entre pc y 1 pc Para conocer la naturaleza de transicion de fase de la percolacion consultese Stauffer y Aharony 12 y Bunde y Havlin 13 Para la filtracion de redes consultese Cohen y Havlin 14 Criticidad Editar Zoom en un grupo de percolacion critico La percolacion tiene una singularidad en el punto critico p pc y muchas propiedades se comportan como una ley de potencia con p p c displaystyle p p c cerca de p c displaystyle p c La teoria de la escala predice la existencia de un exponente critico dependiendo del numero d de dimensiones que determinan la clase de singularidad Cuando d 2 estas predicciones estan respaldadas por argumentos de teoria conforme de campos y de la evolucion de Schramm Loewner e incluyen valores numericos predichos para los exponentes Los valores de los exponentes los dan Stauffer Dietrich y Aharony 12 y Bunde y Havlin 13 La mayoria de estas predicciones son conjeturas excepto cuando el numero de dimensiones d satisface que d 2 o d 6 Incluyen No hay clusteres infinitos abiertos o cerrados La probabilidad de que haya un camino abierto desde algun punto fijo por ejemplo el origen a una distancia de r disminuye polinomialmente es decir es del orden de ra para algunos a a no depende de la reticula particular elegida ni de otros parametros locales Depende solo de la dimension d esta es una instancia del principio de universalidad ad disminuye desde d 2 hasta d 6 y luego permanece fijo a2 5 48 a6 1 La forma de un gran grupo en dos dimensiones es conformemente invariante Vease Grimmett 1999 15 En 11 o mas dimensiones estos hechos se prueban en gran medida utilizando una tecnica conocida como expansion de encaje Se cree que una version de la expansion de encaje deberia ser valida para 7 o mas dimensiones quizas con implicaciones tambien para el caso umbral de 6 dimensiones La conexion de la percolacion con la expansion de encaje se encuentra en Hara y Slade 1990 16 En dos dimensiones el primer hecho sin percolacion en la fase critica se prueba para muchas reticulas utilizando la dualidad Se ha logrado un progreso sustancial en el analisis de la percolacion bidimensional a traves de la conjetura de Oded Schramm de que el limite de escala de un gran cumulo puede describirse en terminos de una evolucion de Schramm Loewner Esta conjetura fue probada por Smirnov 2001 17 en el caso especial de percolacion del sitio en una red triangular Diferentes modelos EditarLa percolacion dirigida que modela el efecto de fuerzas gravitatorias actuando en un liquido tambien se introdujo en Broadbent y Hammersley 1957 2 y tiene conexiones con los procesos de contacto El primer modelo estudiado fue la percolacion de Bernoulli En este modelo todos los enlaces son independientes Los fisicos llaman a este modelo percolacion de enlaces A continuacion se introdujo una generalizacion mediante el modelo de conglomerado aleatorio de Fortuin Kasteleyn que tiene muchas conexiones con el modelo de Ising y otros modelos de Potts La percolacion de Bernoulli enlace en grafos completos es un ejemplo de grafo aleatorio La probabilidad critica es p 1 N donde N es el numero de vertices sitios del grafico La percolacion de arrancamiento elimina las celdas activas de los cumulos cuando tienen muy pocos vecinos activos y analiza la conectividad de las celdas restantes 18 Percolacion del primer paso Percolacion de invasion La percolacion con enlaces de dependencia fue introducida por Parshani et al 19 Modelo de filtracion y difusion de opinion 20 La filtracion bajo ataque localizado fue introducida por Berezin et al 21 Vease tambien Shao et al 22 La filtracion de redes modulares ha sido estudiada por Shay et al 23 y Dong et al 24 La percolacion en estructuras modulares espaciales ha sido estudiada por Gross et al 25 La percolacion del trafico en las ciudades fue introducida por Daqing Li et al 26 y por Zeng et al 27 Introduccion a la recuperacion de nodos y enlaces en percolacion 28 Percolacion en 2d con una longitud de enlace caracteristica 29 El modelo muestra un nuevo fenomeno llamado estiramiento critico en la estructura y funcionamiento de la red cerca de su umbral critico de percolacion 30 Un modelo de percolacion generalizado y descentralizado que introduce una fraccion de nodos reforzados en una red que puede funcionar y soportar su vecindario ha sido introducido por Yuan et al 31 Aplicaciones EditarEn biologia bioquimica y virologia fisica Editar La teoria de la percolacion se ha utilizado para predecir con exito la fragmentacion de las capas de virus biologicos capsides 32 33 con el umbral de fragmentacion de la capside del virus de la hepatitis B predicho y detectado experimentalmente 34 Cuando un numero critico de subunidades se ha eliminado aleatoriamente de la capa nanoscopica esta se fragmenta fragmentacion que a su vez puede detectarse mediante espectroscopia de masas con deteccion de carga CDMS entre otras tecnicas de particula unica Este es un analogo molecular del juego de mesa comun llamado jenga y tiene relevancia para el estudio mas amplio del desmontaje de virus Curiosamente las particulas virales mas estables teselaciones con mayores umbrales de fragmentacion se encuentran en mayor abundancia en la naturaleza 32 En ecologia Editar La teoria de la filtracion se ha aplicado a estudios sobre como la fragmentacion del medio ambiente afecta a los habitats de los animales 35 y a los modelos de como se propaga la bacteria de la plaga yersinia pestis 36 Percolacion de redes interdependientes multicapa Editar Buldyrev y sus colaboradores 37 desarrollaron un marco para estudiar la percolacion en redes multicapa con dependencia de enlaces entre las capas Se han encontrado nuevos fenomenos fisicos incluidas transiciones abruptas y fallos en cascada 38 Cuando las redes estan incrustadas en el espacio se vuelven extremadamente vulnerables incluso para una fraccion muy pequena de enlaces de dependencia 39 y para ataques localizados en una fraccion cero de nodos 40 41 Cuando se introduce la recuperacion de nodos se encuentra un diagrama de fases rico que incluye puntos multicriticos histeresis y regimenes metaestables 42 43 En trafico Editar En articulos recientes la teoria de la percolacion se ha aplicado para estudiar el trafico en una ciudad La calidad del trafico global en una ciudad en un momento dado se puede caracterizar por un solo parametro el umbral critico de percolacion que representa la velocidad por debajo de la cual se puede circular en una gran parte de la red viaria de una ciudad Por encima de este umbral la red de la ciudad se divide en grupos de muchos tamanos y se puede viajar dentro de vecindarios relativamente pequenos Este metodo novedoso tambien puede identificar cuellos de botella de trafico repetitivos 44 Los exponentes criticos que caracterizan la distribucion del tamano de los conglomerados del trafico en buenas condiciones son similares a los de la teoria de la percolacion 45 Tambien se encontro que durante las horas pico la red de trafico puede tener varios estados metaestables de diferentes tamanos de red y alternar entre estos estados 46 Zhang et al 47 Se encontro una ley de potencia universal aproximada para la distribucion del tamano de los atascos en diferentes ciudades Serok et al desarrollaron un metodo para identificar grupos funcionales de calles espacio temporales que representan un flujo de trafico fluido en una ciudad 48 Vease tambien EditarTeoria de la percolacion continua Exponente critico Percolacion dirigida Modelo de Erdos Renyi Fractal Componente gigante Teoria de grafos Redes interdependientes Percolacion de invasion Analisis de redes Ciencia de redes Umbral de filtracion Exponentes criticos de filtracion Red libre de escala Problema del camino mas cortoReferencias 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