Che cos’è la teoria delle reti e perché è importante nel mondo IT

La teoria delle reti è una straordinaria teoria da cui nasce la potente struttura della rete internet. Non affiora così, spontaneamente, ma è il frutto di studi e intuizioni profonde che hanno attraversato le menti più brillanti della matematica. In questa panoramica vogliamo offrire una visione ampia delle moderne teorie che hanno contribuito a far evolvere la matematica creando infinite possibilità per la tecnologia e di conseguenza per tutte le conseguenti applicazioni.

La teoria dei grafi: alle origini della teoria delle reti

In matematica, e anche in informatica, viene definita teoria dei grafi la parte di geometria combinatoria che studia gli oggetti in grado di schematizzare una serie infinita di variabili e i processi che li riguardano. Grazie a questo approccio è possibile uno studi e un’analisi quantitativa e algoritmica.
Si ritrovano testi teorici su queste unità matematica già da tempo immemore, la prima pubblicazione fu ad opera di Eulero, che ne scrisse su i “Sette ponti di Könisberg”. Il XX secolo furono anni dedicati a grandi dibattiti matematici, che impiegarono diversi decenni per essere risolti. Basti pensare che il problema dei quattro colori, posto nel XIX secolo fu risolto appunto solo il secolo successivo. Per nuove scoperte e studi rivoluzionari è necessario attendere la seconda metà del XX secolo. Grazie anche all’avanzamento in altri settori (come la combinatoria e il calcolo automatico) si progredisce di parecchio e la teoria dei grafi dispiega tutta la sua forza applicativa.

Ma come possiamo illustrarla più nel dettaglio? Cosa sono i grafi. Schematizzando, i grafi sono:

• Oggetti semplici: nodi o vertici
• Collegamenti: tra vertici
  • Non orientati: spigoli
  • Orientati: archi o cammini
  • Dati associati a nodi e collegamenti: grafo pesato

Un grafo è graficamente rappresentato da punti o cerchi (i nodi) mentre i collegamenti sono rappresentati da segmenti o curve, che appunto connettono due vertici. Nel caso di un grafo orientato l’arco è indicato con una freccia. Non è importante la posizione che assumono i nodi o che forma possiedono gli archi e i spigoli, ciò che ha rilevanza maggiore sono i nodi e il tipo di relazione che intercorre tra loro. Un grafo, ad esempio, può essere disegnato in differenti versioni senza perdere le sue proprietà specifiche.

Perché è importante la teoria dei grafi?

Studiando la tipica struttura a rete è impossibile non accorgersi delle attinenze con i modelli dell’informatica e prima ancora con la teoria delle reti. Non solo, grazie a questa teoria matematica è stato possibile apportare cambiamenti e individuare soluzioni in molte discipline tecniche scientifiche. Per tutto ciò che riguarda lo sviluppo di internet è altrettanto vero. Se pensiamo alla rete, può essere descritta tramite la teoria dei grafi. La struttura di un famoso portale come Wikipedia è interamente realizzata seguendo questo tipo di schema, in cui esistono degli ipertesti collegati a dei link che sono appunto dei grafi orientati, ognuno dei quali è collegato a dei vertici, che sono gli articoli e ad archi che sono i collegamenti tra un articolo e l’altro.
Internet come noi non sarebbe mai esistita senza teoria dei grafi e successivamente senza teoria delle reti. Le informazioni del web sono centri nodali e terminali delle informazioni che sono disponibili sulla rete. Sono sistemi complessi, che proprio come dichiara la parola stessa “complesso” è un cum (insieme) di plexus (intrecciato). Diverse informazioni collegate tra loro che possono portare ad un risultato diverso da quello che si potrebbe prevedere semplicemente sommando le varie parti.

Per questo è importante studiare queste complesse teorie matematiche, perché forniscono uno strumento di analisi di molti aspetti della vita, non solo l’informatica, ma tutto quello che si mette in relazione correlata, formando un insieme. Anche in natura esistono connessioni di questo tipo tra vari insiemi e sistemi. Forse più che teoria delle reti la si potrebbe chiamare teoria delle complessità.

Grazie al suo approccio è possibile intervenire anche nella previsione di fattori di rischio nella progettazione e nel mantenimento di strutture e infrastrutture. La nostra qualità della vita dipende dal funzionamento di queste, che se messe in rete tra loro (come spesso accade) necessitano di un continuo coordinamento.
Un’infrastruttura critica può essere anche un processo o un insieme di processi e servizi che nel momento in cui vengono a mancare all’interno dell’organizzazione di un paese possono provocare grandi disagi, intervenendo in maniera negativa sul funzionamento di un Paese e la sua sicurezza in generale. L’intero sistema dell’economia e socio finanziario, nonché quello amministrativo, dipendono da queste infrastrutture critiche. Quali possono essere nello specifico?

• Distribuzione dell’energia elettrica
• Telecomunicazioni
• Risorse idriche
• Agricoltura e produzione alimentare
• Sanità
• Trasporti
• Economia e finanza
• Sicurezza e difesa
• Reti a supporto del governo

L’importanza delle infrastrutture e dello studio delle reti

Queste infrastrutture non sono importanti solo strategicamente per lo sviluppo di una società, ma lo sono anche per la sua sopravvivenza. E nel corso della storia si accrescono, aumentano e diventano sempre più complesse. Tecnologia e politica, economia e sociologia si affannano a studiarne le dinamiche e molto spesso ci si rende conto che più diventano fitte le reti più si integrano i diversi approcci. Se la complessità tecnica è diventata difficile da intuire senza adeguati strumenti d’analisi non è solo per la grandezza di servizi, prodotti o funzioni, ma soprattutto per l’aumento degli attori coinvolti. Ma cosa ancora più importante, più aumentano le reti più diventano interdipendenti, lo dimostra notevolmente la interdipendenza di molte strutture con quella informatica e tecnologiche.

È chiaro che questa stretta correlazione tra tutti gli aspetti di una società è rischiosa. Ma allora come si deve comportare uno Stato per preservare la sicurezza. È una sfida immensa e stimolante, per la quale sono impiegate molte energie. L’intelligence e altri reparti ed enti legati all’elaborazione funzionale dei dati e delle informazioni sensibili sono sempre all’erta e in ricerca. La raccolta di informazioni è sicuramente il primo punto nella lista degli obiettivi di questi attori coinvolti. Ecco quali sono le tipologie di informazioni controllate e analizzate:

• Osint (Open Source intelligence – attività di raccolta delle informazioni mediante l’analisi di fonti aperte)
• Imint (Imagery intelligence – attività di raccolta delle informazioni mediante l’analisi di fotografie aeree o satellitari)
• Humint (Human intelligence – attività di raccolta delle informazioni mediante contatti interpersonali)
• Sigint (Signal intelligence – attività di raccolta delle informazioni mediante l’intercettazione e analisi di segnali, sia tra persone sia tra macchine)
• Techint (Technical intelligence – riguardante armi ed equipaggiamenti militari)
• Masint (Measurement and Signature intelligence – attività di raccolta delle informazioni non classificabili nelle precedenti categorie)

Ma come si diventa professionisti nel campo dell’analisi di dati interrelati e connessi ad infrastrutture critiche? Ovviamente è funzionale avere a disposizione professionisti che sappiano utilizzare gli strumenti tecnologici e mettere a punto sistemi informatici, matematici e di analisi all’avanguardia. Ma anche se tutti non hanno la propensione per i numeri e i calcoli possono contribuire all’amministrazione e alla gestione di una mole ingente di dati. Sono sempre di più i settori in cui sono richieste queste competenze e molti professionisti vogliono ritagliarsi una professione in grado di dare questo importante contributo. Tra i tanti segnaliamo:

• Ingegneri
• Geologi
• Architetti
• Geometri
• Medici
• Veterinari
• Giornalisti,

A loro e a quanti siano interessati è dedicato il master “Master II Livello in Infrastrutture critiche e prevenzione del disastro” una formazione di alto livello per assumere una professionalità nuove e sempre più richiesta. Il master prevede un anno di formazione, quantificato il 1500 ore di impegno orario, quantificati in 60 cfu. Come molte altre proposte dell’Università Niccolò Cusano sono in modalità telematica e le lezioni possono essere frequentate 24 ore su 24. Durante il master verrà messo a disposizione dello studente materiale video e dispense per l’autoapprendimento, insieme a dei test di verifica per monitorare costantemente la formazione raggiunta.

Un’occasione speciale per dare alla propria vita professionale una marcia in più.