En grupp israeliska forskare rekryterade 16 violinister för att studera beteendet hos ett mänskligt nätverk och ta reda på vad som skiljer det från andra nätverk, såsom djur, datorer, och andra föremål. Resultaten kombinerar vetenskap och estetik, och även väcka tankar om spridningen av coronaviruset.

Synkronisering, där ett komplext system fungerar som en kropp, är ett viktigt fenomen som äger rum i ett enormt spektrum av skalor – från subatomära partiklar till galaxer. I biologi, fisk, fåglar, och även celler synkroniseras för att överleva. Gruppsynkronisering är avgörande för människor, och avgörande för vår fysiska och mentala hälsa. Exempel på synkronisering kan ses hos förare på vägen eller i en folkmassa som klappar händerna tillsammans. I dag, för att en grupp människor ska kunna fatta ett beslut, de behöver inte träffas. Snarare, det finns ett komplext nätverk av förbindelser som gör det möjligt för dem att fatta beslut. Fenomenet synkronisering mellan människor i ett komplext nätverk är nödvändigt för att förstå beslutsfattande, förstå spridningen av falska nyheter, statsvetenskap, ekonomi, och spridningen av sjukdomar, men det har inte studerats hittills.

Att bidra till befintlig kunskap om mänsklig synkronisering, och att undersöka det för första gången på ett mätbart och korrekt sätt, Dr. Moti Fridman från Kofkins tekniska fakultet vid Bar-Ilan University, Prof. Nir Davidson från Weizmann-institutet, och Elad Shniderman från Stony Brook University i New York, skapat en musikalisk ensemble som agerade som ett nätverk. Deras resultat publicerades i tidskriften Naturkommunikation .

Ensemblen bestod av 16 violinister med hörlurar. Var och en av violinisterna spelade upprepade gånger en identisk kort musikalisk fras, och hörde sitt eget framträdande, tillsammans med framförandet av två eller flera violinister, genom hörlurarna. Visuell information neutraliserades också genom att musikerna separerades med skiljeväggar. Allt de ombads att göra var att synkronisera med varandra, eller med andra ord, att spela med vad de hörde i hörlurarna.

Den experimentella uppställningen som skapades av forskarna gjorde det möjligt för dem att kontrollera nätverkets anslutning, som hur många av medlemmarna i ensemblen varje musiker var kopplad till och i vilken intensitet varje musiker hörde de andra musikerna. Det musikerna hörde i hörlurarna var en eller två violinister eller flera som spelade med dem i realtid samtidigt som en ökande fördröjning påfördes systemet. "Här har vi ett annat fenomen än ett vanligt musikstycke. Det finns ingen global klocka, men många människor inom ett visst kommunikationsnätverk svarar självständigt. Faktiskt, det är ett estetiskt föremål som avslöjar beteendet hos människor i en grupp personligen, eller som ensemble, säger Fridman.

"Genom att införa en fördröjning mellan de kopplade violinisterna så att varje violinist hörde vad hans/hennes grannar spelade för några sekunder sedan, vi förhindrar nätverket från att nå ett synkroniserat tillstånd, " säger Fridman. Detta kallas en frustrerad situation och är väl studerat i olika typer av nätverk. Enligt nuvarande nätverksteoretiska modeller, i ett frustrerat tillstånd kommer varje nod att försöka kompromissa mellan alla sina ingångar.

"Människor beter sig annorlunda, " Dr. Fridman förklarar. "I ett tillstånd av frustration letar de inte efter ett 'mitt', men ignorera en av ingångarna. Detta är ett kritiskt fenomen som förändrar nätverkets dynamik. Det har inte behandlats hittills eftersom måtten inte var rena och inte kunde visas."

Forskningen utförd av Dr Fridman och hans kollegor, som faktiskt började som ett vetenskapligt-konstnärligt projekt för Fetter Museum of Nanoscience &Art vid Bar-Ilan University, erbjuder två innovationer:den första är metodologisk – en plattform som mäter mänskliga nätverksdynamik exakt och rent. Det andra är bevis på att ett mänskligt nätverk har två unika egenskaper:flexibiliteten att ändra takt, och förmågan att filtrera, och till och med ignorera, insatser som skapar frustration. Dessa förmågor förändrar fundamentalt dynamiken i mänskliga nätverk i förhållande till andra nätverk och nödvändiggör användningen av en ny modell för att förutsäga mänskligt beteende.

"Om du tar människor och du studerar hur de klappar tillsammans, du har ingen kontroll över vem som hör vad. Under arbetet med det här projektet upptäckte vi att mänskliga nätverk beter sig annorlunda än något annat nätverk vi någonsin har mätt. Mänskliga nätverk kan förändra sin inre struktur för att nå en bättre lösning än vad som är möjligt i befintliga modeller. Detta koncept är kärnan i vår vetenskapliga och estetiska upptäckt, säger Fridman.

Forskningen har lett till en ny modell för att simulera mänskliga nätverk, vilket är viktigt för flera applikationer. Dynamiken i mänskliga nätverk är avgörande för att förstå beslutsfattande i grupper som är ett brett ämne relaterat till ekonomi, politik, humanvetenskap, och mer. Eftersom experimentet är det första som mäter dynamiken i komplexa nätverk, detta kan vara fördelaktigt för att förstå hur och när en grupp människor i ett socialt nätverk, som utsätts för falsk information, kommer till felaktiga slutsatser. Det kan förhindra att det som kallas "fake news" sprids utan kontroll. Dessutom, forskningen är relaterad till epidemikontroll och förståelse av hur många samband vi kan bevara och fortfarande förhindra att en epidemi sprider sig.

Resultaten är också relaterade till alla nätverk där varje nod i nätverket har beslutsförmåga, som autonoma bilar, eller införa AI i vår mycket uppkopplade värld. Denna modell kan med hög noggrannhet förutsäga dynamiken i sådana system, utöver vad som var möjligt tidigare.