DataManip Insights ÉPISODE 1Graphes & réseauxGratuit
🕸️ Épisode 1 · Hubs et degrés

« Mon réseau a 500 nœuds et 4 liaisons par nœud en moyenne : tous les nœuds se ressemblent. »
Dans un réseau à hubs, le plus gros nœud a 47 liaisons contre 11 dans un réseau aléatoire.

Le degré moyen ne décrit pas un réseau : deux réseaux de 500 nœuds et d'environ 1 000 liaisons peuvent avoir des structures opposées. Dans un réseau aléatoire, le plus gros nœud a 11 liaisons et les 5 % de nœuds les plus reliés portent 10,8 % des connexions. Dans un réseau à attachement préférentiel, où les nouveaux nœuds se branchent surtout sur les plus connectés, le plus gros nœud a 47 liaisons et les 5 % de tête portent 25,3 % des connexions.

🎯 L'analogie clé

Dans une ville où chaque route a 4 intersections en moyenne, on peut avoir un quadrillage régulier ou une étoile autour d'une grande place : même moyenne, trafic très différent.

Le principe

La moyenne cache
la répartition des liaisons.

On construit deux réseaux de n nœuds avec exactement le même nombre de liaisons : un réseau aléatoire (chaque liaison est tirée au hasard) et un réseau à attachement préférentiel (chaque nouveau nœud crée m liaisons, de préférence vers les nœuds déjà très connectés). Le degré d'un nœud est son nombre de liaisons. La distribution des degrés montre si le réseau a des hubs.

🔗
Degré
Le nombre de liaisons d'un nœud.
⭐
Hub
Un nœud dont le degré dépasse largement la moyenne.
📈
Attachement préférentiel
Les plus connectés attirent les nouvelles liaisons.
Le point clé : à 500 nœuds et environ 1 000 liaisons, le plus gros nœud a 11 liaisons dans le réseau aléatoire et 47 dans le réseau à hubs ; les 5 % de tête portent 10,8 % contre 25,3 % des connexions.
À vous de manipuler

Comparez deux réseaux.

Réglez le nombre de nœuds n et le nombre de liaisons m par nouveau nœud. Les deux courbes donnent la part des nœuds ayant chaque degré, jusqu'à 24 liaisons ; le réseau à hubs a une longue queue au-delà.

Distribution des degrés
Part des nœuds selon leur nombre de liaisons

Réseaux tirés avec graine fixe ; part des connexions = somme des degrés des 5 % de nœuds les plus reliés sur la somme totale.

Plus gros nœud, aléatoire
-
liaisons
Plus gros nœud, à hubs
-
liaisons
5 % de tête, aléatoire
-
des connexions
5 % de tête, à hubs
-
des connexions
À retenir : au réglage initial (n = 500, m = 2, soit 997 liaisons), le plus gros nœud a 11 liaisons dans le réseau aléatoire et 47 dans le réseau à hubs ; les 5 % de tête portent 10,8 % et 25,3 % des connexions.
Selon la taille

Les hubs grossissent
avec le réseau.

La courbe donne le degré du plus gros nœud selon le nombre de nœuds (100, 200, 500 et 1 000), pour le m choisi. Dans le réseau aléatoire, il reste proche de 10 à 13. Dans le réseau à hubs, il passe de 17 pour 100 nœuds à 32 pour 200, 47 pour 500 et 103 pour 1 000.

Plus gros nœud selon la taille
Degré du plus gros nœud selon le nombre de nœuds

Chips : plus gros nœud du réseau à hubs pour le m choisi plus haut.

n = 100
-
liaisons du plus gros nœud, réseau à hubs
n = 200
-
liaisons du plus gros nœud, réseau à hubs
n = 500
-
liaisons du plus gros nœud, réseau à hubs
n = 1 000
-
liaisons du plus gros nœud, réseau à hubs
Le point clé : le plus gros nœud d'un réseau à hubs passe de 17 liaisons pour 100 nœuds à 32, 47 et 103 pour 200, 500 et 1 000 nœuds, alors que celui du réseau aléatoire reste entre 10 et 13 : le hub grossit avec le réseau.
En pratique

Quatre réflexes
face à un réseau.

Voici la démarche, puis un exemple.

🧭
Tracez la distribution des degrés
Le degré moyen seul est trompeur.
🎯
Repérez les hubs
Quelques nœuds portent souvent une grande part des liaisons.
📊
Demandez comment le réseau a grandi
Une croissance préférentielle fabrique des hubs.
🔁
Protégez d'abord les hubs
Ils concentrent le risque, on le verra aux épisodes suivants.
Python · hubs.py
import networkx as nx

ba = nx.barabasi_albert_graph(500, 2, seed=1)          # réseau à hubs
er = nx.gnm_random_graph(500, ba.number_of_edges(), seed=1)  # même nombre de liaisons
max(d for _, d in ba.degree()), max(d for _, d in er.degree())   # ≈ 47 contre 11
Test rapide

Vérifiez votre compréhension.

Deux réseaux ont le même nombre de nœuds et de liaisons. Dans l'un, le plus gros nœud a 11 liaisons ; dans l'autre, 47. Que peut-on en déduire ?

Ce qu'il faut retenir

Épisode suivant

Réarranger 2 % des liaisons : la distance moyenne passe de 25,4 à 10,6 pas, alors que 94 % du regroupement local est conservé

Si les hubs concentrent les liaisons, quelle distance sépare deux nœuds quelconques ? Quelques raccourcis changent tout.

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