《链接》:一本复杂网络的科普必读书
2013-10-25   作者:杨吉  来源:经济参考网
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    读巴拉巴西,我是先从他的那本“大数据时代”应景之作的《爆发》开始的。然而,要真正理解《爆发》,不得不谈到《链接》,后者是巴拉巴西的成名作,确立了他在复杂网络研究的世界权威地位,而“无尺度网络”理论也由此诞生——尽管这是一本出版已有十多年的“旧书”。

    在《链接》中,巴拉巴西试图通过理论种种,让人们学会从网络的角度来思考问题,当然也包括网络是如何形成的、网络是什么样子的、及网络是如何演化的。作为一种跨学科产物的网络科学,它的兴起与发展,改变了人们以往审视和理解世界时采用“还原论”的单一视角。正如巴拉巴西在书中写道:“还原论是20世纪很多科学研究背后的推动力。还原论告诉我们,要理解自然界,首先要认识它的各个组成部分。这里包含着一个假设,一旦理解了每个部分,我们就很容易掌握整体。这就是‘分而治之’,从细节中寻找问题。”但是,自然界并不是一个设计完美、只有唯一答案的谜题。事实上,在复杂系统中,部件可以以许多种不同方式组合起来,要想把每个可能性都尝试一下,需要数亿年的时间。可自然界却能以短短数百万年的磨合,将这些部件精致、优美地组合在一起——这里面一定有一种能包容、融合的自组织法则。对巴拉巴西来说,寻找并尽可能地描述清、揭示出它的“样貌”,便是他复杂网络研究的初心与终点。这种思想其实和“见山是山、见山不是山、见山还是山”有异曲同工之妙,完成了在认识论上的从表象到意识到自由的层界递升。

    对于网络科学研究,巴拉巴西最大的贡献在于提出了“无尺度网络”,这是一种遵循幂律分布的网络类型。幂律分布是一条没有峰,且不断递减的曲线,它最突出的特征是大量微小事件和少数非常重大的事件并存。打个比方,如果某个星球上的居民身高遵循幂律分布,那么表现出来的现象是,大多数人非常矮,但偶尔有极个别的长得非常高,哪怕高到几百米也属正常。于是,无尺度网络就像航空交通系统一样,很多小机场通过几个主要的交通枢纽连接在一起,简单讲:网络中大多数节点只有很少几个链接,它们通过少数几个高度连接的枢纽节点连接在一起。同样的例子还包括,时尚圈引爆潮流的往往总是那么几个加V的大咖,科技圈互联网主要的链接指向特定比例的网页,学术圈文献引用总是限定在各自领域的一些学者……巴拉巴西不否认复杂网络源于对帕累托80/20观点的升华,同时,他认为“富者愈富”是复杂网络的先发优势(这意味着复杂网络是诞生“穷者愈穷”、“弱者越弱”等马太效应的系统)。当然,不管网络究竟有多大、有多复杂,生长机制(总是会不断添加节点)和偏好连接(链接数更多的节点更容易被选择,因而又产生更多的链接)这两大定律支配着真实网络的结构与演化。

    在巴拉巴西之前,或者说,在“无尺度网络”学说诞生之前,网络科学研究一度流行随机宇宙、六度分隔、弱关系、小世界等几个理论,而相关代表作品,且相对通俗易懂具备科普价值的有:邓肯?J?瓦茨的《六度分隔》、《小小世界》,马克?格兰诺维特的《镶嵌》、尼古拉斯?克里斯塔基斯与詹姆斯?富勒合著的《大连接》,罗宾?邓巴的《你需要多少朋友》,马克?纽曼的(Mark Newman)《网络引论》(Networks:An Introduction)、纳西姆?塔勒布的《黑天鹅》、《随机漫步的傻瓜》,斯坦利?米尔格拉姆的《对权威的服从》(当然,你也可以从托马斯?布拉斯《电醒人心》的传记中了解这位20世纪最伟大心理学家的人生传奇)。这一些人、这一系列作品,加上巴拉巴西的《链接》、《爆发》,共同推动了网络科学研究的蓬勃发展。

    这种发展,涉及到研究视角、对象、方法、结论等诸多方面。就拿视角而言,目前主要有统计物理、系统科学、知识发现或数据挖掘三种,不难发现,这第一和第三分别对应了巴拉巴西的《链接》与《爆发》。前者代表过去,后者昭示未来,将来的趋势是以数据为中心,进行收集、挖掘、分析,而复杂网络包括时间序列、人类动力学等都只是围绕数据为其服务的工具。

    由于《链接》出版于2003年,当时还没有Facebook,Mysapce也要到八月份才成立,所以巴拉巴西研究的“社会网络”只是社会中的人际网络,而没有现成的、代表性的社交网站拿来参考。即便举例那些互联网,也只是web1.0时代雅虎收购谷歌、AOL吞并时代华纳、网络病毒等。借此,巴拉巴西指出,无尺度网络具有健壮性和脆弱性并存的特点。特别是,当一些集聚点遭到破坏时,就会对整个网络造成毁灭性的影响。现代社会也是一个“网络”,尽管今天的技术比过去先进好多倍,然而现代社会也存在非常脆弱的地方。一旦要害受到攻击,就可能造成整座大城市的瘫痪甚至更为严重的后果。

    从幂律分布到无尺度网络,巴拉巴西一方面拓展了复杂网络研究的疆界,另一方面也帮助人们更深入理解互联网的结构特征。例如,互联网既不是扁平化,也不是分层化,而是无尺度网络化,它的典型特征便是在网络中的大部分节点只和很少节点连接,而有极少的节点与非常多的节点连接。这种结构是生态化的,具有自组织、自协调、哈耶克所谓的“自生自发”的性质。节点与节点虽然只是随机链接,表面上看呈现无组织状态,但放在大世界尺度看,却呈现出统计学上的幂律分布。又如,克里斯?安德森提出的著名“长尾理论”实际上是对幂律分布在商业模式上的阐述。在同名的《长尾理论》一书中,安德森揭示出少数大热门产品构成短头,而大量小批量产品构成长尾,互联网将推动经济重心从前者转向后者。

    此次出版的《链接》是十周年纪念版,从出版商的角度讲,无非也是想借势《爆发》的畅销、大数据热门的“东风”加推巴拉巴西。但同为互联网研究者,我期待的是随着大数据时代的到来,从技术上能否让他在研究复杂性的问题上有更深入的探究?而大量SNS(社交网络)、LBS(基于地理位置的服务)、Timeline(时间轴)等网络应用能否给巴拉巴西丰富案例的同时,激发他产生新的灵感?当网络科学遭遇大数据和移动互联时代,又会迸发出什么样的思想火花?或许,在下一个十五周年、二十周年纪念版,能得到答案。

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