Evolutionary Games in Complex Topologies: Interplay between Structure and Dynamics

En este estudio exploramos la interrelación entre la estructura subyacente de una cierta población de individuos y el resultado de la dinámica que está teniendo lugar en ella, específicamente, el Dilema del Prisionero. En la primera parte de este trabajo analizamos el caso de una topología estática, en la que la red de conexiones no cambia en el tiempo. En la segunda parte, desarrollamos dos modelos para crecer redes, donde dicho crecimiento esta íntimamente relacionado con la dinámica

Dynamical organization towards consensus in the Axelrod model on complex networks

We analyze the dynamics toward cultural consensus in the Axelrod model on scale-free networks. By looking at the microscopic dynamics of the model, we are able to show how culture traits spread across different cultural features. We compare the diffusion at the level of cultural features to the growth of cultural consensus at the global level, finding important differences between these two processes. In particular, we show that even when most of the cultural features have reached macroscopic consensus, there are still no signals of globalization. Finally, we analyze the topology of consensus clusters both for global culture and at the feature level of representation.Comment: 8 pages, 7 figures. Final version published in Physical Review

Cooperative scale-free networks despite the presence of detector hubs

Recent results have shown that heterogeneous populations are better suited to support cooperation than homogeneous settings when the Prisoner’s Dilemma drives the evolutionary dynamics of the system. The same occurs when the network growth is coevolving together with the evolutionary dynamics, which also gives rise to highly cooperative scale-free networks. In the latter case, however, the organization of cooperation is radically different with respect to the case in which the underlying network is static. In this paper we study the structure of cooperation in static networks grown together with evolutionary dynamics and show that the general belief that hubs can only be occupied by cooperators does not hold. Moreover, these scale-free networks support high levels of cooperation despite having defector hubs. Our results have several important implications for the explanation of cooperative behavior in scale-free networks and highlight the importance that the formation of complex systems have on its function.YM is supported by MICINN (Spain) through the Ram´on y Cajal Programme. This work has been partially supported by MICINN through Grants FIS2006-12781- C02-01, FIS2008-01240 and MOSAICO, and by Comunidad de Madrid (Spain) through Grant SIMUMAT-CM.Publicad

Effects of Mechanical Restraint and Bioethical Implications in Europe: A Systematic Review

Introducción La contención mecánica (CM) es una práctica con prevalencia significativa, aunque actualmente existe controversia por sus efectos negativos y los dilemas bioéticos que suscita. El objetivo de esta revisión fue determinar la prevalencia y los efectos de la CM en pacientes, los dilemas éticos que provoca en personal sociosanitario, junto con la prevención y técnicas alternativas derivadas del intento de reducir la CM. Metodología La búsqueda sistemática se realizó en tres bases de datos: PubMed, Web of Science y Scopus, desde 2012 hasta la actualidad. Se seleccionaron los estudios relacionados con el ámbito sanitario y con los efectos, prevención y alternativas a la contención mecánica. Se excluyeron las revisiones sistemáticas, los estudios cualitativos, aquellos realizados en animales, los no disponibles en inglés o en español, los no finalizados y aquellos sin texto completo disponible. Resultados De los 115 artículos encontrados, se incluyeron 20 estudios que cumplieron los criterios de elegibilidad establecidos. Los efectos negativos varían desde la pérdida de autonomía hasta el riesgo de padecer tromboembolismo pulmonar. Los métodos de prevención y reducción de la contención mecánica más utilizados son la formación de los profesionales, el trabajo multidisciplinar y el plan individualizado de tratamiento entre otros. El empleo de nuevas estrategias, basadas en el uso de sistemas electrónicos de identificación temprana de factores de riesgo, podría contribuir en la prevención de la CM, aunque se precisan otros estudios. Conclusión Los estudios más antiguos se centran en los efectos de la CM, mientras que los más recientes muestran una clara orientación hacia la reducción y prevención de la misma. La cantidad de nuevos artículos sobre el uso de la CM se ve limitada por el predominio de temas actuales emergentes.Introduction Mechanical restraint (MR) is a fairly common practice despite the controversy surrounding its negative effects and the bioethical dilemmas it raises. The objective of this review is to determine the prevalence and effects of MR in patients, as well as the ethical dilemmas that its use poses for healthcare professionals, while shedding light on prevention and alternative techniques derived from efforts to reduce its use. Methodology A systematic search was performed from 2012 to the present in three databases: PubMed, Web of Science and Scopus. Studies related to the health field and to the effects, prevention and alternatives to MR were selected. Excluded studies were: systematic reviews, qualitative studies, studies tested in animals, studies in a language other than English or Spanish, unfinished studies and studies without online full-text access. Results Of 115 records found, 20 studies that met the established eligibility criteria were included. The negative effects go from loss of autonomy to risk of pulmonary thromboembolism. The most commonly used methods of prevention and reduction of MR include professional training, multidisciplinary work and individualized treatment plans. The implementation of new strategies based on the use of electronic systems for early identification of risk factors could contribute to prevent MR, although further studies are needed. Conclusions Past studies focused mainly on the effects of MR, whereas more recent studies show a clear focus on MR reduction and prevention. The number of new articles on the use of MR is limited due to emerging topics

Complex cooperative networks from evolutionary preferential attachment

In spite of its relevance to the origin of complex networks, the interplay between form and function and its role during network formation remains largely unexplored. While recent studies introduce dynamics by considering rewiring processes of a pre-existent network, we study network growth and formation by proposing an evolutionary preferential attachment model, its main feature being that the capacity of a node to attract new links depends on a dynamical variable governed in turn by the node interactions. As a specific example, we focus on the problem of the emergence of cooperation by analyzing the formation of a social network with interactions given by the Prisoner's Dilemma. The resulting networks show many features of real systems, such as scale-free degree distributions, cooperative behavior and hierarchical clustering. Interestingly, results such as the cooperators being located mostly on nodes of intermediate degree are very different from the observations of cooperative behavior on static networks. The evolutionary preferential attachment mechanism points to an evolutionary origin of scale-free networks and may help understand similar feedback problems in the dynamics of complex networks by appropriately choosing the game describing the interaction of nodes.Comment: 6 pages and 4 figures, APS format. Submitted for publicatio

Evolutionary games in complex topologies: Interplay between structure and dynamics

Es importante darse cuenta de que las redes reales no son en general estáticas, sino que evolucionan en el tiempo: nuevos nodos y conexiones se añaden y eliminan, y esto puede afectar a los procesos que tienen lugar en´ellas. Así, en la Segunda Parte de esta Tesis, nos interesaremos por este hecho, incorporándolo en nuestros sistemas. Concretamente, expondremos dos modelos en los que el crecimiento de la red esta íntimamente relacionado con la dinámica que se está desarrollando simultáneamente en ella, de modo que los beneficios obtenidos durante una ronda del juego determinarán las probabilidades de los nodos existentes para adquirir links de los recién llegados. Las diferencias entre estos dos modelos son, por una parte, la forma funcional de esta probabilidad (lineal con los beneficios en el primer modelo, y exponencial en el segundo), y por otra, la forma de actualización de las estrategias (en el primer caso, la probabilidad de cambio es tipo Replicador, proporcional a la diferencia de beneficios entre los dos nodos implicados, mientras que en el segundo modelo, la probabilidad tiene la forma de la función de Fermi, por lo que los cambios irracionales están permitidos, y un nodo podrá así imitar a un vecino que gana menos que él). Encontraremos que, en función de los parámetros de cada modelo, podemos obtener distintas topologías, que van desde aleatoria a libre de escala en el primer caso, y además, podrán aparecer estructuras en forma de estrella en el segundo. Además de la distribución de grado, las redes obtenidas con estos modelos también reproducen otras características de las redes reales, como la dependencia en forma de ley de potencias del coeficiente de clustering con la conectividad de los nodos. También analizamos los niveles de cooperación alcanzados en la red, comparándolos no sólo los distintos casos en función de los parametros, sino también con modelos de redes estáticas bien conocidas, como las aleatorias y las libres de escala. Encontraremos que en algunos casos, la cooperación alcanza niveles mayores incluso que en estas últimas. Otro resultado importante que encontraremos, y que difiere notablemente con los casos de redes estáticas, es la organización microscópica de la cooperación, puesto que en algunos casos, los hubs podrán ser ahora traidores asintóticamente estables. Así, mediante los dos modelos mostramos no sólo que la interdependencia entre dinámica y crecimiento genera estructuras complejas, sino también que el resultado de la dinámica implementada sobre éstas es muy diferente al caso de redes estacionarias. Si en la Primera Parte se ponía de manifiesto la influencia de la topología sobre la dinámica, con el trabajo de la Segunda Parte, se cierra el círculo, mostrando la retroalimentación de la dinámica sobre el crecimiento de la red.Peer Reviewe