เครือข่ายการขนส่งทางทะเลทั่วโลกคือเครือข่ายการจราจรทางทะเลทั่วโลก จาก มุมมอง ของวิทยาศาสตร์เครือข่าย ท่าเรือเปรียบเสมือนจุดเชื่อมต่อและเส้นทางเปรียบเสมือนเส้นทางเครือข่ายการขนส่งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในเศรษฐกิจปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การจราจรทางทะเลเป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนที่สำคัญที่สุดของการค้าโลก

90% ของการค้าโลกถูกขนส่งทางน้ำ^{[ 1 ]}และในปี 2555 เส้นทางเดินเรือที่มีการจราจรหนาแน่นที่สุดคือเส้นทางที่เรือส่วนใหญ่เดินทางจากจีนไปยังชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา^{[ 2 ]}

เช่นเดียวกับเครือข่ายทุกประเภท การจราจรทางทะเลก็สามารถมองผ่านมุมมองของนักวิทยาศาสตร์เครือข่ายได้เช่นกัน ท่าเรือสามารถถือได้ว่าเป็นโหนด และเส้นทางที่เรือเฟอร์รี่แล่นผ่านก็เปรียบเสมือนเส้น หากเครือข่ายนี้เหมือนกับเครือข่ายอื่นๆ เช่น เครือข่ายทางรถไฟหรือสนามบิน ก็สามารถกล่าวได้อย่างถูกต้องเกี่ยวกับการดำเนินงาน ระบบการจราจรทางทะเลก็มีเส้นทางและประตูทางเข้าออก ซึ่งบางแห่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางหรือจุดเชื่อมต่อที่สำคัญ^{[ 1 ]}

บทความโดย Kaluza et al. ^{[ 3 ]}ศึกษาการเคลื่อนที่ของเรือบรรทุกสินค้าโดยใช้ข้อมูลจริง พวกเขาใช้ข้อมูลเกี่ยวกับท่าเรือหลักทั้งหมดและเรือขนาดใหญ่ที่สุด ซึ่งถือได้ว่าเป็นส่วนใหญ่ของการขนส่งทางเรือ – โดยมีกำลังการผลิตขนส่งสินค้าทางเรือทั่วโลกถึง 93% ที่นี่ "แต่ละเส้นทางสามารถตีความได้ว่าเป็นเครือข่ายทิศทางขนาดเล็ก โดยที่โหนดคือท่าเรือที่เชื่อมโยงกันหากเรือเดินทางโดยตรงระหว่างท่าเรือ" น้ำหนักของลิงก์ระหว่างท่าเรือ i และ j คือพื้นที่ที่เป็นไปได้ของเรือที่เดินทางระหว่างกัน

ลักษณะเด่นของเครือข่ายการเดินเรือทั่วโลกคือความไม่สมมาตร โดย 59% ของคู่ที่เชื่อมโยงมีเพียงทิศทางเดียว เส้นทางสั้น ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนมากมายในการเดินทางจากท่าเรือหนึ่งไปยังอีกท่าเรือหนึ่ง โดยความยาวเส้นทางเฉลี่ยอยู่ที่ 2.5 โดยมีค่าสูงสุด 8 และ 52% ของคู่สามารถเชื่อมต่อกันได้ภายในสองขั้นตอน ซึ่งน้อยกว่าในกรณีของ เครือข่าย สนามบิน มาก เนื่องจากทั้งค่าเฉลี่ยและค่าสูงสุดสูงกว่ามาก คือ 4.4 และ 15 ตามลำดับ (Guimera et al. ^{[ 4 ]} )

เครือข่ายการขนส่งทางเรือมีความหนาแน่นสูงค่าสัมประสิทธิ์การรวมกลุ่มคือ 0.49 ซึ่งสามารถตีความได้ว่าเพื่อนบ้านของโหนดใด ๆ ก็เชื่อมต่อถึงกันด้วย จำนวนลิงก์เฉลี่ยของโหนดคือ 76.5 ซึ่งสูงกว่าเครือข่ายสนามบินมาก ซึ่งอยู่ที่ 19.4 ข้อเท็จจริงเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเครือข่ายการขนส่งทางเรือมีความหนาแน่นมากกว่า ซึ่งทำให้มีความแข็งแกร่งมากกว่าเช่นกัน เช่นเดียวกับเครือข่ายในโลกแห่งความเป็นจริงหลายแห่ง เครือข่ายนี้ยังมีคุณสมบัติที่มีโหนดจำนวนมากที่มีลิงก์เพียงไม่กี่ลิงก์ แต่บางโหนดก็มีลิงก์จำนวนมากเป็นพิเศษ แม้ว่าจะไม่ใช่เครือข่ายแบบไร้มาตราส่วน อย่างแท้จริง แต่การกระจายน้ำหนักของลิงก์เป็นไปตามกฎกำลังการกระจายความแข็งแกร่งของโหนด (น้ำหนักลิงก์เฉลี่ยที่เข้ามาและออกจากท่าเรือ i) ก็เป็นไปตามกฎกำลังเช่นกัน ซึ่งหมายความว่ามีเพียงไม่กี่ท่าเรือเท่านั้นที่จัดการสินค้าจำนวนมหาศาล^{[ 3 ]}

ความเป็นศูนย์กลางระหว่างกลางเป็นแนวคิดสำคัญอีกประการหนึ่ง โดยพื้นฐานแล้วคือผลรวมของเส้นทางที่มีทิศทางในเครือข่ายที่ผ่านโหนดเฉพาะ พอร์ตที่มีความเป็นศูนย์กลางระหว่างกลางสูงถือว่ามีความสำคัญมาก โหนดดังกล่าวได้แก่ คลองปานามาและ คลอง สุเอซหรือเซี่ยงไฮ้และแอนต์เวิร์ป^{[ 3 ]}

นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างระหว่างประเภทเรือหลัก ได้แก่เรือคอนเทนเนอร์เรือบรรทุกสินค้าแห้งและเรือบรรทุกน้ำมันความแตกต่างเหล่านี้สะท้อนให้เห็นถึงรูปแบบการจราจรที่แตกต่างกัน ในขณะที่เรือคอนเทนเนอร์มักจะปฏิบัติตามตารางเวลาและเส้นทางที่กำหนดไว้สำหรับการให้บริการเป็นประจำ เรือบรรทุกสินค้าแห้งจะเปลี่ยนเส้นทางบ่อยกว่า ยิ่งไปกว่านั้น เรือคอนเทนเนอร์เร็วกว่าเรือประเภทอื่นมาก โดยเฉลี่ยแล้วใช้เวลาอยู่ในท่าเรือ 1.9 วัน ในขณะที่เรือบรรทุกสินค้าแห้งใช้เวลา 5.6 วัน หรือเรือบรรทุกน้ำมันใช้เวลา 4.6 วัน ประเภทของท่าเรือที่เหมาะสมยังส่งผลต่อคุณสมบัติของเครือข่ายที่เป็นไปได้อีกด้วย^{[ 3 ]}