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07
网络的种类

试想,如果所有的社交网络都是一样的,那我们的世界会变得多么不同。如果网络系统的节点是随机相连的,那么每个节点所辐射的线就会形成钟形的正态分布,这样的世界会具有“小世界”的一些属性,但这并不是当今世界的形态。 这是因为太多现实世界的网络都符合帕累托分布,即有的节点连接了很多条线,也有的连接了极少量的线,但在随机分布的情况下,大部分节点所连接的线的数量是相对平均的。这就是罗伯特·金·默顿口中的“马太效应”的一个版本,出处就是《马太福音》:“凡有的,还要加给他,叫他有余。凡没有的,连他所有的,也要夺去。” 在科学中,成功将孕育更多的成功,已经得到嘉奖的人会得到更多奖励。相似的情况还有“超级明星经济学”。 同样,当很多大型的网络在不断扩大之时,其中的节点也根据现有的维度或适应度成比例地连接了更多的线。简单来说,其中存在着“优先连接”的现象。以上观点由物理学家艾伯特-拉士路·巴拉巴西和雷卡·艾伯特首次提出,他们认为大多数现实社会的网络都可能遵循幂律定理分布或者成为“无标度网络” 。当这些网络进化时,一些节点会成为枢纽,枢纽所连接的线比其他节点要多得多。 很多网络都是如此:从《财富》1 000强企业,到物理期刊文献的引文,再到网页之间的链接。 巴拉巴西说:

这些网络的枢纽也有等级顺序,顶端是连接线密度极大的节点,紧随其后的就是连接线稍微少一点的节点,再往下就是连接线密度更小的节点了。蜘蛛网没有一个中心节点去监控每一个节点和连接的线。同时,少了某一个节点也不会对整个网络造成破坏。一个无标度的网络就是没有蜘蛛的蜘蛛网。

在极端的案例(比如赢家通吃,成王败寇)之中,最和谐的节点能与几乎所有的连接线相连。在更多情况下,越适合网络的节点产生的联系越多,因此就有了上文的枢纽等级,“以连接的线的数量层层递减”。 还有一些网络结构在两种网络结构之间,比如美国青少年的朋友圈网络既不是随机分布的,也不是无标度的。

埃尔德什和雷尼很久之前曾表明,在随机网络中,每一个节点所连接的其他节点数量大致相同。在现实世界中,最贴切的随机网络的例子就是美国国家高速公路网络了,每个主要城市之间的高速公路数量差不多。而无标度网络的代表则是美国航空交通网络,大量的小机场连接至中等规模的机场,最后集中到几个大型枢纽机场。有的网络具有高度中心性,却并不一定是没有标度的。解读莎士比亚的《哈姆雷特》的一种方式就是描绘其人物关系的网络,其中,哈姆雷特和他的继父克劳狄斯无疑是最具高度中心性(即连接了最多线和节点)的人物了(见图7.1)。

图7.1 简单却带有悲剧色彩的网络:莎士比亚的《哈姆雷特》。哈姆雷特在中心性的程度方面领先(十六度,相比克劳狄斯的十三度)。构成剧中“死亡地带”的角色都与哈姆雷特和克劳狄斯相连。

现在请你思考随机网络与其他网络所有的不同点(见图7.2)。其实,网络也具有高度的确定性和稳定性,比如一个水晶网格,每个节点都有相同数量的连接线(左下角)。网络也可以变得模块化,分成一定数量的分离的群体,但仍然被几个桥梁式的线连接着(右下角)。网络的内部也可以变得多样化,每个节点在中心性上有很大的差异,比如以线上社区为主的无标度网络(左上角)。有些网络既是分层化的,也是模块化的,例如调节新陈代谢的复杂遗传系统,它将某些子系统置于其他子系统的控制之下(右上角)。

图7.2 网络的种类(SF:无标度网络;ER:随机网络)。

我们现在可以清楚地看到,等级秩序根本就不是网络的对立面,而是一种特殊的网络。如图7.3所示,在一个理想化的等级网络中,连接线是有规律地遵循一种模式分布的,就像一棵倒过来的树(或者说是树根)。要构建一个等级化的分层网络,首先要从最顶端的节点开始,然后添加一定数量的从属节点。对每个下级节点再次添加相同数量的下级,依此类推。关键是始终向下添加节点,但决不横向连接节点。以这种方式构建的网络具有特殊的属性。比如,没有循环,也就是说,没有一个节点有返回自身的路径。两个节点之间只有一条线,这就明确了下达指令和交流沟通的路径。更重要的是,最顶端的节点有最高的中介性和近中心性,也就是说,这个系统将节点获取和控制信息的能力做到了最大化。但我们也能看到,很少有等级制度社会能够达到对信息流动的完全掌控,大部分组织在现实中只是部分等级制,不像自然世界的“合作式等级制”。 不过,将一个纯粹的等级结构视为一定程度的“反随机”体制,从某种意义上来说可能是一件好事,因为像集群这种会打乱网络秩序的行为是被禁止的。

图7.3 等级: 一种特殊的网络。在此处显示的图示中,顶部的节点具有最高的中介性和近中心性。其他节点只能通过这个节点与其他节点进行连接。

这些网络的种类并不固定,一直以来,网络很少是静止不变的。大型网络是一个具有“突变性质”的复杂系统——我们永远无法预知它们下一次出现新结构、新模式、新属性的“阶段性转变”是在什么时候。一个看起来随机的网络可能会以惊人的速度进化成等级网络,现实社会不止一次向我们证明,革命群众和极权国家之间可能只是一步之遥。那么同样,等级网络看起来严谨的结构也可以迅速地被瓦解。 对于研究网络科学的学者来说,这些事情都不算什么。我们现在可以确定,随机添加几条新的连接线就能从根本上减少节点之间的平均间隔。因此在图7.3中,不需要很多新的连线就能打破中心节点对信息传播的垄断。这解释了为什么历代帝王都会对阴谋感到不安。阴谋集团、奸党、密室、小团体、小圈子:所有这类词语在君主政体的背景下都带有邪恶的含义。当下属之间过分亲密、互相勾结时,其实掌权者能意识到这可能就是宫廷政变的前奏,他们会因此而惴惴不安。 0x7cXMNqSq0qt6lFIy4kyfMEGMwx8lnwIkQ4ctE8QW92wNWXV7vma+9IzHdYgWq2

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