38587 - Θεωρία Γραφημάτων, θεωρία Παιγνίων και Νευρολογία

Ν. Λυγερός

Η δύναμη των μαθηματικών δομών δεν φαίνεται μόνο εντός των μαθηματικών. Επειδή έχουν αφαιρετικές ιδιότητες, έχουν την ικανότητα να κωδικοποιούν χαρακτηριστικά φυσικών δομών από διάφορους τομείς των επιστημών που εξετάζουν και πειραματίζονται με την πραγματικότητα. Ένα από τα ισχυρά εργαλεία των μαθηματικών είναι οι γράφοι. Λόγω της τοπολογικής τους προσέγγισης δεν σπαταλούν χρόνο πάνω στη γεωμετρία που εμπεριέχει πολλές λεπτομέρειες που δεν είναι θεμελιακές. Kι επειδή δεν έχουν μια εξάρτηση με την απόσταση, επικεντρώνονται ουσιαστικά στον σκελετό της συνδυαστικής. Έτσι οι γράφοι έχουν εφαρμογές στο χώρο της χημικής κατάλυσης για την αποτελεσματική περιγραφή των αφρών με κεραμική ή μεταλλική υπόσταση. Λειτουργούν επίσης ως μαθηματικό μοντέλο για τις συναπτικές σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ νευρώνων. Και βέβαια επιτρέπουν την κωδικοποίηση επαφών, σχέσεων, δεσμών μεταξύ νευρολογικών δομών που αλληλοϋποστηρίζονται για να αντιμετωπίσουν ένα χτύπημα, ένα πλήγμα, μια επίθεση ή μια ασθένεια. Παραδείγματος χάρη η συνεκτικότητα του γράφου θα είναι θεμελιακή για να χαρακτηρίσει την ανθεκτικότητα σε σχέση με μια επίθεση πάνω στις κορυφές ή στις ακμές. Λόγω της ύπαρξης των Minor Graphs μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τεχνικές που έχουν αναπτύξει οι Seymour και Robertson. Στα νευρολογικά δίκτυα δεν παρατηρούμε γράφους του τύπου Erdős–Rényi αλλά τύπου διαδικτύου με κορυφές μεγάλου βαθμού αλλά και κρίσιμες. Έτσι έχει νόημα σε επίπεδο δυναμικής εξέλιξης να εξετάσουμε τη δράση αυτών των θέσεων μέσω της θεωρίας Παιγνίων μέσω ερμηνείας στρατηγικών συμπεριφορών, με την προϋπόθεση ότι η χημεία λειτουργεί ορθολογικά με την έννοια του Nash. Έτσι μπορούμε να βρούμε ισορροπίες που χαρακτηρίζουν ένα νευρολογικό σύστημα.