Som Benjamin Franklin en gång skämtade, död och skatter är universella. Skalfria nätverk kanske inte åtminstone enligt en ny studie från CU Boulder.

Forskningen utmanar en populär, två decennium gammal teori om att nätverk av alla slag, från Facebook och Twitter till interaktioner mellan gener i jästceller, följa en vanlig arkitektur som matematiker kallar "skalfri".

Sådana nätverk passar in i en större kategori av nätverk som domineras av ett fåtal hubbar med många fler anslutningar än de allra flesta noder – tänk Twitter där för varje Justin Bieber (105 miljoner följare) där ute, du kan hitta tusentals användare med bara en handfull fans.

I forskning publicerad denna vecka i tidskriften Naturkommunikation , CU Boulders Anna Broido och Aaron Clauset gav sig i kast med att sätta den teorin på prov. De använde beräkningsverktyg för att analysera en enorm datauppsättning av mer än 900 nätverk, med exempel från biologins värld, transport, teknik och mer.

Deras resultat tyder på att död och skatter kanske inte har så stor konkurrens, åtminstone i nätverk. Baserat på Broido och Clausets analys, nära 50 procent av verkliga nätverk uppfyllde inte ens den mest liberala definitionen av vad som gör ett nätverk skalfritt.

Dessa fynd spelar roll, Broido sa, eftersom formen på ett nätverk bestämmer mycket om dess egenskaper, inklusive hur känsligt det är för riktade attacker eller sjukdomsutbrott.

"Det är viktigt att vara noggrann och exakt när du definierar saker som vad det innebär att vara ett skalfritt nätverk, sa Broido, en doktorand vid institutionen för tillämpad matematik.

Clauset, en docent vid Institutionen för datavetenskap och BioFrontiers Institute, håller med.

"Idén om skalfria nätverk har varit ett förenande men kontroversiellt tema inom nätverksteorin i nästan 20 år, " sade han. "Att lösa kontroversen har varit svårt eftersom vi saknade bra verktyg och breda data. Vad vi har funnit nu är att det finns få bevis för klassiskt skalningsfria nätverk förutom på några specifika platser. De flesta nätverk ser inte alls skalfria ut."

Att bestämma om ett nätverk är "skalfritt, " dock, kan vara knepigt. Många typer av nätverk ser likadana ut på avstånd.

I skalningsfria nätverk, dock, mönstren av anslutningar som kommer in och ut ur noder följer en exakt matematisk form som kallas en kraftlagsfördelning.

För att ta sådana nätverk ur spekulationsområdet, Clauset och Broido vände sig till Index of Complex Networks (ICON). Detta arkiv, som sattes ihop av Clausets forskargrupp vid CU Boulder, listar data om tusentals nätverk från alla vetenskapliga domäner. De inkluderar de sociala länkarna mellan Star Wars-karaktärer, interaktioner mellan jästproteiner, vänskap på Facebook och Twitter, flygresor med mera.

Deras fynd var skarpa. Forskarna beräknade att endast cirka 4 procent av nätverken de studerade uppfyllde de strängaste kriterierna för att vara skalfria. Dessa speciella nätverk inkluderade vissa typer av proteinnätverk i celler och vissa typer av tekniska nätverk.

Långt ifrån att vara en besvikelse, Clauset ser dessa nollfynd i ett positivt ljus:Om skalfritt inte är normen, då är forskarna fria att utforska nya och mer exakta strukturer för de nätverk som människor möter varje dag.

"Mångfalden av verkliga nätverk presenterar ett mysterium, ", sa han. "Vilka är nätverkens vanliga former? Hur sätter olika typer av nätverk ihop och bibehåller sin struktur över tid? Jag är glad över att våra resultat öppnar utrymme för att utforska nya idéer."