node
Määritelmä
Solmu (engl. node, joskus myös vertex) on verkon perusrakennuspalikka: yksittäinen entiteetti tai olio, joka voi olla yhteydessä muihin solmuihin kaarien välityksellä. Verkko koostuu solmuista ja niiden välisistä yhteyksistä, ja koko systeemin käyttäytyminen nousee esiin juuri solmujen ja niiden suhteiden yhteisvaikutuksesta.
Solmu voi edustaa lähes mitä tahansa järjestelmän osaa: hermosolua biologisten verkostojen malleissa, henkilöä sosiaalisessa verkostossa, palvelinta tietoverkossa, käsitettä semanttisessa verkossa tai tilaa tilakoneessa (state). Solmun ominaisuudet (koko, paino, rooli, aktiivisuusaste) ja sen sijainti verkossa määräävät sen vaikutuksen koko rakenteeseen.
Systeemiajattelussa solmu ei ole pelkkä passiivinen piste — se voi olla aktiivinen toimija, joka prosessoi syötteitä, tuottaa tuloksia, säilöö tilaa ja muuttaa käyttäytymistään. Solmun käsite on yksi systeemiajattelun ja verkostotieteen (network science) ydinkäsitteistä.
Alkuperä
Solmun käsite juontaa Eulerin Königsbergin siltaongelmaan (1736), jossa Leonhard Euler esitteli ensimmäisen kerran graafiteorian. Königsbergin kaupungissa oli seitsemän siltaa, ja Euler halusi tietää, voiko kaupungin kulkea läpi niin, että jokaisen sillan ylittää täsmälleen kerran. Hän osoitti ongelman olevan ratkaistavissa tarkastelemalla maanosia solmuina ja siltoja niiden välisenä yhteytenä.
1900-luvulla solmun kä laajeni: sosiologiassa Georg Simmel ja Jacob Moreno käsittelivät sosiaalisia verkostoja, ja Moreno kehitti 1930-luvulla sosiometrian, jossa solmut edustavat yksilöitä. Tietojenkäsittelytiede omaksui verkkokäsitteen 1960-luvulla, ja 1990-luvulta lähtien verkostotiede (network science) on noussut omaksi tutkimusalakseen erityisesti Albert-László Barabásin, Duncan Wattsin ja Steven Strogatzin töiden kautta.
Systeemiajattelussa solmu rinnastuu käsitteisiin elementti, komponentti ja osajärjestelmä. Holoni on erityinen solmu: se on samanaikaisesti sekä kokonaisuus että osa suurempaa kokonaisuutta — esimerkiksi ihminen on yksilö (solmu sosiaalisessa verkossa) ja samalla elimistön solujen muodostama järjestelmä.
Yhteydet muihin käsitteisiin
- edge — solmujen välinen yhteys.
- network — solmujen ja kaarien muodostama kokonaisuus.
- state — solmu voi säilöö tilaa.
- holon — solmu, joka on samanaikaisesti osa ja kokonaisuus.
- subsystem — solmu, joka sisältää omia solmuja.
- suprasystem — solmu, jonka osa tämä solmu on.
- modularity — solmujen ryhmittely tiiviiksi kokonaisuuksiksi.
- interconnection — solmujen keskinäinen kytkeytyminen.
- attractor — tila, johon solmu tai verkko palaa.
- system-of-systems — järjestelmä, jonka solmut ovat itse järjestelmiä.
Missä oppitunneissa käsitellään
Solmun käsite esitellään systeemiajattelun peruskurssilla verkostojen yhteydessä. Syvempi käsittely löytyy kompleksisten adaptiivisten järjestelmien ja itsensä organisoitumisen oppitunneilta.
Lähteet
- Euler, L. (1736). Solutio problematis ad geometriam situs pertinentis. Commentarii academiae scientiarum Petropolitanae.
- Barabási, A.-L. (2016). Network Science. Cambridge University Press.
- Newman, M. (2018). Networks. Oxford University Press.
- Watts, D. J. & Strogatz, S. H. (1998). Collective dynamics of small-world networks. Nature 393, 440–442.
Aiheeseen liittyy
- node — tämä käsite
- edge
- network
- holon
- system-of-systems
- state
- modularity