Nëse keni kaluar kohë duke menduar për sisteme komplekse, me siguri e kuptoni rëndësinë e rrjeteve. Rrjetet sundojnë botën tonë. Nga reaksionet kimike brenda një qelize, te rrjeta e marrëdhënieve në një ekosistem, te rrjetet tregtare dhe politike që formojnë rrjedhën e historisë.
Ose merrni parasysh këtë artikull që po lexoni. Me siguri e keni gjetur në rrjet social, i shkarkuar nga rrjeti kompjuterik dhe aktualisht po deshifrojnë kuptimin duke përdorur tuajin rrjet nervor.
Por aq sa kam menduar për rrjetet ndër vite, deri vonë nuk e kuptoja rëndësinë e thjeshtës difuzionit.
Kjo është tema jonë për sot: si, sa kaotikisht lëviz dhe përhapet gjithçka. Disa shembuj për të hapur oreksin tuaj:
- Sëmundjet infektive që kalojnë nga një bartës në tjetrin brenda një popullate.
- Memet përhapen në grafikun e ndjekësve në rrjetet sociale.
- Zjarri në pyll.
- Ide dhe praktika që përshkojnë një kulturë.
- Kaskada e neutronit në uranium të pasuruar.
Një shënim i shpejtë për formën.
Ndryshe nga të gjitha veprat e mia të mëparshme, kjo ese është interaktive [në jepen shembuj interaktivë me rrëshqitës dhe butona që kontrollojnë objektet në ekran - përafërsisht. korsi].
Pra, le të fillojmë. Detyra e parë është zhvillimi i një fjalori vizual për shpërndarje nëpër rrjete.
Model i thjeshtë
Jam i sigurt që të gjithë e dini bazën e rrjeteve, domethënë nyjet + skajet. Për të studiuar difuzionin, ju vetëm duhet të shënoni disa nyje si aktive. Ose, siç duan të thonë epidemiologët, i infektuar:
Ky aktivizim ose infeksion përhapet përmes rrjetit nga nyja në nyje sipas rregullave që do të zhvillojmë më poshtë.
Rrjetet reale janë zakonisht shumë më të mëdha se ky rrjet i thjeshtë me shtatë nyje. Ato janë gjithashtu shumë më konfuze. Por për hir të thjeshtësisë, ne do të ndërtojmë një model lodrash këtu për të studiuar një grilë, domethënë një rrjet grilë.
(Ajo që i mungon rrjetës në realizëm, e kompenson duke qenë e lehtë për t'u vizatuar 😉
Me përjashtim të rasteve kur shënohet ndryshe, nyjet e rrjetit kanë katër fqinjë, për shembull:
Dhe ju duhet të imagjinoni se këto grila shtrihen pafundësisht në të gjitha drejtimet. Me fjalë të tjera, ne nuk jemi të interesuar për sjelljen që ndodh vetëm në skajet e rrjetit ose në popullata të vogla.
Duke pasur parasysh që grilat janë të renditura në këtë mënyrë, ne mund t'i thjeshtojmë ato në piksel. Për shembull, këto dy imazhe përfaqësojnë të njëjtin rrjet:
Në një sjellje, nyja aktive e transmeton gjithmonë infeksionin te fqinjët e saj (të painfektuar). Por është e mërzitshme. Gjëra shumë më interesante ndodhin gjatë transferimit probabilistike.
SIR dhe SIS
В Modelet SIR (I ndjeshëm-I infektuar-I hequr) një nyje mund të jetë në tre gjendje:
- E ndjeshme
- I infektuar
- U hoq
Ja se si funksionon simulimi interaktiv [në ju mund të zgjidhni shkallën e transmetimit të infeksionit nga 0 në 1, shikoni procesin hap pas hapi ose në tërësi - përafërsisht. përkth.]:
- Nyjet fillojnë si të ndjeshme, me përjashtim të disa nyjeve që fillojnë si të infektuara.
- Në çdo hap kohor, nyjet e infektuara kanë një shans për të transmetuar infeksionin te secili prej fqinjëve të tyre të ndjeshëm me një probabilitet të barabartë me shpejtësinë e transmetimit.
- Nyjet e infektuara pastaj hyjnë në një gjendje "të fshirë", që do të thotë se ata nuk janë më në gjendje të infektojnë të tjerët ose të infektohen vetë.
Në kontekstin e sëmundjes, heqja mund të nënkuptojë se personi ka vdekur ose se ata kanë zhvilluar imunitet ndaj patogjenit. Ne themi se janë "hequr" nga simulimi sepse nuk u ndodh asgjë tjetër.
Në varësi të asaj që ne po përpiqemi të modelojmë, mund të nevojitet një model i ndryshëm nga SIR.
Nëse po simulojmë përhapjen e fruthit ose një shpërthim zjarri, SIR është ideal. Por supozoni se simulojmë përhapjen e një praktike të re kulturore, siç është meditimi. Në fillim nyja (personi) është pranuese sepse nuk e ka bërë kurrë këtë më parë. Pastaj, nëse ai fillon të meditojë (ndoshta pasi të ketë dëgjuar për këtë nga një mik), ne do ta modelojmë atë si të infektuar. Por nëse e ndalon praktikën, ai nuk do të vdesë dhe nuk do të bjerë nga simulimi, sepse në të ardhmen ai mund ta rimarrë me lehtësi këtë zakon. Kështu ai kthehet në një gjendje pranuese.
Ajo Modeli SIS (Të ndjeshëm-I infektuar-Të ndjeshëm). Modeli klasik ka dy parametra: shpejtësinë e transmetimit dhe shpejtësinë e rikuperimit. Sidoqoftë, në simulimet për këtë artikull, vendosa të thjeshtoj duke hequr parametrin e shkallës së rikuperimit. Në vend të kësaj, nyja e infektuar kthehet automatikisht në gjendjen e ndjeshme në hapin tjetër kohor, përveç nëse është infektuar nga një nga fqinjët e saj. Përveç kësaj, ne lejojmë që një nyje e infektuar në hapin n të infektohet në hapin n+1 me një probabilitet të barabartë me shpejtësinë e transmetimit.
Diskutim
Siç mund ta shihni, ky është shumë i ndryshëm nga modeli SIR.
Për shkak se nyjet nuk hiqen kurrë, edhe një grilë shumë e vogël dhe e kufizuar mund të mbështesë një infeksion SIS për një kohë të gjatë. Infeksioni thjesht kërcen nga nyja në nyje dhe kthehet përsëri.
Pavarësisht dallimeve të tyre, SIR dhe SIS rezultojnë të jenë çuditërisht të këmbyeshëm për qëllimet tona. Kështu që për pjesën tjetër të këtij artikulli do t'i përmbahemi SIS - kryesisht sepse është më i qëndrueshëm dhe për këtë arsye më argëtues për të punuar.
Niveli kritik
Pasi keni luajtur me modelet SIR dhe SIS, mund të keni vënë re diçka në lidhje me jetëgjatësinë e infeksionit. Në shkallë shumë të ulët të transmetimit, si 10%, infeksioni tenton të shuhet. Ndërsa në vlera më të larta, si 50%, infeksioni mbetet i gjallë dhe merr pjesën më të madhe të rrjetit. Nëse rrjeti do të ishte i pafund, ne mund ta imagjinonim atë të vazhdonte dhe të përhapej përgjithmonë.
Një përhapje e tillë e pakufishme ka shumë emra: "viral", "bërthamor" ose (në titullin e këtij artikulli) kritike.
Rezulton se ka specifike pika e thyerjes që ndan rrjetet nënkritike (i dënuar me zhdukje) nga rrjetet superkritike (i aftë për rritje të pafund). Kjo pikë kthese quhet pragu kritik, dhe kjo është një shenjë mjaft e përgjithshme e proceseve të difuzionit në rrjetet e zakonshme.
Vlera e saktë e pragut kritik ndryshon ndërmjet rrjeteve. Ajo që është e zakonshme është kjo наличие një kuptim të tillë.
[Në një demonstrim interaktiv nga Mund të përpiqeni të gjeni manualisht pragun kritik të rrjetit duke ndryshuar vlerën e shpejtësisë së transmetimit. Është diku midis 22% dhe 23% - përafërsisht. trans.]
Në 22% (dhe më poshtë), infeksioni përfundimisht shuhet. Në 23% (dhe më lart), infeksioni origjinal ndonjëherë shuhet, por në shumicën e rasteve arrin të mbijetojë dhe të përhapet mjaftueshëm për të siguruar ekzistencën e tij përgjithmonë.
(Meqë ra fjala, ekziston një fushë e tërë shkencore e dedikuar për gjetjen e këtyre pragjeve kritike për topologji të ndryshme të rrjetit. Për një hyrje të shpejtë, unë rekomandoj të lëvizni shpejt nëpër artikullin e Wikipedia rreth ).
Në përgjithësi, ja se si funksionon: Nën një prag kritik, çdo infeksion i kufizuar në rrjet është i garantuar (me probabilitetin 1) të shuhet përfundimisht. Por mbi një prag kritik, ekziston një probabilitet (p > 0) që infeksioni të vazhdojë përgjithmonë, dhe duke vepruar kështu do të përhapet në mënyrë arbitrare larg vendit origjinal.
Megjithatë, vini re se rrjeti superkritik nuk është garancitëse infeksioni do të vazhdojë përgjithmonë. Në fakt, ajo shpesh zbehet, veçanërisht në fazat shumë të hershme të simulimit. Le të shohim se si ndodh kjo.
Le të supozojmë se kemi filluar me një nyje të infektuar dhe katër fqinjë. Në hapin e parë të modelimit, infeksioni ka 5 shanse të pavarura për t'u përhapur (përfshirë mundësinë për t'u "përhapur" në vetvete në hapin tjetër):
Tani le të supozojmë se shkalla e transferimit është 50%. Në këtë rast, në hapin e parë ne kthejmë një monedhë pesë herë. Dhe nëse rrotullohen pesë koka, infeksioni do të shkatërrohet. Kjo ndodh në rreth 3% të rasteve - dhe kjo është vetëm në hapin e parë. Një infeksion që mbijeton në hapin e parë ka një probabilitet (zakonisht më të vogël) për të vdekur në hapin e dytë, disa (madje edhe më të vogla) probabilitet për të vdekur në hapin e tretë, etj.
Pra, edhe kur rrjeti është superkritik - nëse shkalla e transmetimit është 99% - ekziston mundësia që infeksioni të zhduket.
Por e rëndësishme është që ajo nuk e bën gjithmonë do të zbehet. Nëse shtoni probabilitetin që të gjithë hapat të vdesin deri në pafundësi, rezultati është më pak se 1. Me fjalë të tjera, ekziston një probabilitet jo zero që infeksioni të vazhdojë përgjithmonë. Kjo është ajo që do të thotë që një rrjet të jetë superkritik.
SISa: aktivizim spontan
Deri në këtë pikë, të gjitha simulimet tona filluan me një pjesë të vogël të nyjeve të para-infektuara në qendër.
Por, çka nëse filloni nga e para? Ne modelojmë më pas aktivizimin spontan - procesi me të cilin një nyje e ndjeshme infektohet rastësisht (jo nga një nga fqinjët e saj).
Ajo Modeli SISa. Shkronja "a" qëndron për "automatike".
Në simulimin SISa, shfaqet një parametër i ri - shkalla e aktivizimit spontan, i cili ndryshon frekuencën e infeksionit spontan (është i pranishëm edhe parametri i shkallës së transmetimit që pamë më parë).
Çfarë duhet që një infeksion të përhapet në të gjithë rrjetin?
Diskutim
Ju mund të keni vënë re në simulim se rritja e shkallës së aktivizimit spontan nuk ndryshon nëse infeksioni merr të gjithë rrjetin apo jo. Vetëm shpejtësia e transmetimit përcakton nëse rrjeti është nën- apo superkritik. Dhe kur rrjeti është nënkritik (shkalla e transmetimit më e vogël ose e barabartë me 22%), asnjë infeksion nuk mund të përhapet në të gjithë rrjetin, pavarësisht sa shpesh fillon.
Është si ndezja e zjarrit në një fushë të lagësht. Mund të ndizni disa gjethe të thata në zjarr, por flaka do të shuhet shpejt sepse pjesa tjetër e peizazhit nuk është mjaft e ndezshme (nënkritike). Ndërsa në një fushë shumë të thatë (superkritike), mjafton një shkëndijë që një zjarr të fillojë të shpërthejë.
Gjëra të ngjashme vërehen në sferën e ideve dhe shpikjeve. Shpesh bota nuk është gati për një ide, në të cilin rast ajo mund të shpikë përsëri dhe përsëri, por nuk tërheq masat. Nga ana tjetër, bota mund të jetë plotësisht gati për një shpikje (kërkesë e madhe latente), dhe sapo të lindë, të pranohet nga të gjithë. Në mes janë idetë që janë shpikur në disa vende dhe përhapen në nivel lokal, por jo të mjaftueshme që ndonjë version i vetëm të fshijë të gjithë rrjetin menjëherë. Në këtë kategori të fundit gjejmë, për shembull, bujqësinë dhe shkrimin, të cilat u shpikën në mënyrë të pavarur nga qytetërime të ndryshme njerëzore, përkatësisht rreth dhjetë dhe tre herë.
imunitet
Supozoni se i bëjmë disa nyje plotësisht të paprekshme, domethënë imun ndaj aktivizimit. Duket sikur ata janë fillimisht në një gjendje të largët dhe modeli SIS(a) lëshohet në nyjet e mbetura.
Rrëshqitësi i imunitetit kontrollon përqindjen e nyjeve që hiqen. Provoni të ndryshoni vlerën e tij (ndërsa modeli është në punë!) dhe shikoni se si ndikon në gjendjen e rrjetit, nëse do të jetë superkritik apo jo.
Diskutim
Ndryshimi i numrit të nyjeve që nuk përgjigjen ndryshon plotësisht pamjen nëse rrjeti do të jetë nën- apo superkritik. Dhe nuk është e vështirë të kuptosh pse. Me një numër të madh të strehuesve të pandjeshëm, infeksioni ka më pak mundësi për t'u përhapur te strehuesit e rinj.
Rezulton se kjo ka një sërë pasojash praktike shumë të rëndësishme.
Një prej tyre është parandalimi i përhapjes së zjarreve në pyje. Në nivel lokal, çdo person duhet të marrë masat e veta paraprake (për shembull, mos e lini kurrë një flakë të hapur pa mbikëqyrje). Por në një shkallë të gjerë, shpërthimet e izoluara janë të pashmangshme. Pra, një metodë tjetër e mbrojtjes është të sigurohet se ka mjaft "thyerje" (në rrjetin e materialeve të ndezshme) në mënyrë që një shpërthim të mos përfshijë të gjithë rrjetin. Pastrimet kryejnë këtë funksion:
Një tjetër shpërthim që është i rëndësishëm për të ndaluar është një sëmundje infektive. Këtu prezantohet koncepti imuniteti i tufës. Kjo është ideja që disa njerëz nuk mund të vaksinohen (për shembull, ata kanë një sistem imunitar të komprometuar), por nëse mjaft njerëz janë imun ndaj infeksionit, sëmundja nuk mund të përhapet pafundësisht. Me fjalë të tjera, duhet të vaksinoheni mjaftueshëm një pjesë e popullsisë për të transferuar popullsinë nga një gjendje superkritike në një gjendje nënkritike. Kur kjo ndodh, një pacient ende mund të infektohet (pasi të udhëtojë në një rajon tjetër, për shembull), por pa një rrjet superkritik në të cilin do të rritet, sëmundja do të infektojë vetëm një pjesë të vogël të njerëzve.
Së fundi, koncepti i nyjeve imune shpjegon se çfarë ndodh në një reaktor bërthamor. Në një reaksion zinxhir, një atom uranium-235 në kalbje lëshon rreth tre neutrone, të cilat shkaktojnë (mesatarisht) ndarjen e më shumë se një atomi U-235. Neutronet e reja më pas shkaktojnë ndarje të mëtejshme të atomeve, dhe kështu me radhë në mënyrë eksponenciale:
Kur ndërtohet një bombë, e gjithë çështja është të sigurohet që rritja eksponenciale të vazhdojë e pakontrolluar. Por në një termocentral, qëllimi është të prodhoni energji pa vrarë të gjithë rreth jush. Për këtë qëllim përdoren shufrat e kontrollit, i bërë nga një material që mund të thithë neutronet (për shembull, argjendi ose bor). Për shkak se ata thithin në vend që të lëshojnë neutrone, ato veprojnë si nyje imune në simulimin tonë, duke parandaluar kështu që bërthama radioaktive të shkojë superkritike.
Pra, truku për një reaktor bërthamor është të mbajë reagimin pranë një pragu kritik duke lëvizur shufrat e kontrollit përpara dhe mbrapa, dhe të sigurohet që sa herë që diçka nuk shkon mirë, shufrat bien në bërthamë dhe e ndalojnë atë.
Diplomë
Diplomë i një nyje është numri i fqinjëve të saj. Deri në këtë pikë, ne kemi konsideruar rrjetet e shkallës 4. Por çfarë ndodh nëse ndryshoni këtë parametër?
Për shembull, ju mund të lidhni çdo nyje jo vetëm me katër fqinjë të menjëhershëm, por edhe me katër të tjerë në mënyrë diagonale. Në një rrjet të tillë shkalla do të jetë 8.
Grilat me shkallë 4 dhe 8 janë mirë simetrike. Por me shkallën 5 (për shembull), lind një problem: cilët pesë fqinjë duhet të zgjedhim? Në këtë rast, ne zgjedhim katër fqinjët më të afërt (N, E, S, W) dhe më pas zgjedhim rastësisht një fqinj nga grupi {NE, SE, SW, NW}. Zgjedhja bëhet në mënyrë të pavarur për secilën nyje në çdo hap kohor.
Diskutim
Përsëri, nuk është e vështirë të shohësh se çfarë po ndodh këtu. Kur çdo nyje ka më shumë fqinjë, shanset për përhapjen e infeksionit rriten - dhe kështu rrjeti ka më shumë gjasa të bëhet kritik.
Megjithatë, pasojat mund të jenë të papritura, siç do ta shohim më poshtë.
Qytetet dhe dendësia e rrjetit
Deri më tani, rrjetet tona kanë qenë plotësisht homogjene. Çdo nyje duket si çdo tjetër. Por, çka nëse i ndryshojmë kushtet dhe lejojmë gjendje të ndryshme të nyjeve në të gjithë rrjetin?
Për shembull, le të përpiqemi të modelojmë qytete. Për ta bërë këtë, ne do të rrisim densitetin në disa pjesë të rrjetit (shkallë më e lartë e nyjeve). Këtë e bëjmë në bazë të të dhënave që kanë qytetarët sesa njerëzit jashtë qyteteve.
Në modelin tonë, nyjet e ndjeshme ngjyrosen në bazë të shkallës së tyre. Nyjet në "zonat rurale" kanë shkallën 4 (dhe janë me ngjyrë gri të çelur), ndërsa nyjet në "zonat urbane" kanë shkallë më të larta (dhe janë me ngjyrë më të errët), duke filluar me shkallën 5 në periferi dhe duke përfunduar me 8 në qendër të qytetit.
Mundohuni të zgjidhni një shpejtësi përhapjeje të tillë që aktivizimi të mbulojë qytetet dhe më pas të mos shkojë përtej kufijve të tyre.
Më duket ky simulim sa i dukshëm dhe befasues. Sigurisht, qytetet ruajnë nivelin kulturor më mirë se zonat rurale - këtë e dinë të gjithë. Ajo që më habit është se një pjesë e këtij diversiteti kulturor lind thjesht bazuar në topologjinë e rrjetit social.
Kjo është një pikë interesante, do të përpiqem ta shpjegoj më në detaje.
Këtu kemi të bëjmë me forma të kulturës që transmetohen thjesht dhe drejtpërdrejt nga njeriu në njeri. Për shembull, , lojëra në sallon, tendencat e modës, tendencat gjuhësore, rituale në grupe të vogla dhe produkte që përhapen nga goja në gojë, plus paketa të tëra informacioni që ne i quajmë ide.
(Shënim: përhapja e informacionit ndërmjet njerëzve është bërë jashtëzakonisht e vështirë nga media. Është më e lehtë të imagjinohet një mjedis teknologjikisht primitiv, siç është Greqia e Lashtë, ku pothuajse çdo shkëndijë e kulturës transmetohej nga ndërveprimi në hapësirën fizike.)
Nga simulimi i mësipërm, mësova se ka ide dhe praktika kulturore që mund të zënë rrënjë dhe të përhapen në qytet, por thjesht nuk mund (matematikisht) të përhapen në zonat rurale. Këto janë të njëjtat ide dhe të njëjtët njerëz. Çështja nuk është se banorët e fshatit janë disi "të afërt": kur ndërveprojnë me të njëjtën ide, ata saktësisht të njëjtat shanse për ta kapur atësi banorët e qytetit. Vetëm se vetë ideja nuk mund të bëhet virale në zonat rurale, sepse nuk ka shumë lidhje përmes të cilave mund të përhapet.
Kjo është ndoshta më e lehtë për t'u parë në fushën e modës - veshje, modele flokësh, etj. Në rrjetin e modës, ne mund të kapim skajin e grilës kur dy persona vënë re veshjet e njëri-tjetrit. Në një qendër urbane, çdo person mund të shohë më shumë se 1000 njerëz të tjerë çdo ditë - në rrugë, në metro, në një restorant të mbushur me njerëz, etj. Në një zonë rurale, përkundrazi, çdo person mund të shohë vetëm disa duzina të tjerët. Bazuar në vetëm këtë ndryshim, qyteti është në gjendje të mbështesë më shumë tendenca të modës. Dhe vetëm tendencat më bindëse - ato me normat më të larta të transmetimit - do të jenë në gjendje të fitojnë një terren jashtë qytetit.
Ne priremi të mendojmë se nëse një ide është e mirë, ajo përfundimisht do të arrijë tek të gjithë, dhe nëse një ide është e keqe, ajo do të zhduket. Sigurisht, kjo është e vërtetë në raste ekstreme, por në mes ka shumë ide dhe praktika që mund të bëhen virale vetëm në rrjete të caktuara. Kjo është vërtet e mahnitshme.
Jo vetëm qytetet
Këtu po shikojmë ndikimin dendësia e rrjetit. Përcaktohet për një grup të caktuar nyjesh si numër brinjët aktuale, pjesëtuar me numër skajet e mundshme. Kjo është, përqindja e lidhjeve të mundshme që ekzistojnë në të vërtetë.
Pra, kemi parë që dendësia e rrjetit në qendrat urbane është më e lartë se në zonat rurale. Por qytetet nuk janë i vetmi vend ku gjejmë rrjete të dendura.
Një shembull interesant janë shkollat e mesme. Për shembull, për një zonë të caktuar, ne krahasojmë rrjetin që ekziston midis nxënësve të shkollës me rrjetin që ekziston midis prindërve të tyre. E njëjta zonë gjeografike dhe e njëjta popullsi, por njëri rrjet është shumë herë më i dendur se tjetri. Prandaj nuk është për t'u habitur që trendet e modës dhe gjuhësore përhapen shumë më shpejt në mesin e adoleshentëve.
Po kështu, rrjetet elitare priren të jenë shumë më të dendura se rrjetet joelitare - një fakt që mendoj se është i nënvlerësuar (njerëzit që janë të njohur ose me ndikim shpenzojnë më shumë kohë duke u rrjetëzuar dhe për këtë arsye kanë më shumë "fqinjë" sesa njerëzit e zakonshëm të njerëzve). Bazuar në simulimet e mësipërme, ne presim që rrjetet elitare të mbështesin disa forma kulturore që nuk mund të mbështeten nga rryma kryesore, thjesht bazuar në ligjet matematikore të shkallës mesatare të rrjetit. Ju lë të spekuloni se cilat mund të jenë këto forma kulturore.
Së fundi, ne mund ta zbatojmë këtë ide në internet duke e modeluar atë si të madhe dhe shumë i dendur qytet. Nuk është për t'u habitur që shumë lloje të reja kulture po lulëzojnë në internet që thjesht nuk mund të mbështeten në rrjete thjesht hapësinore: hobi të veçantë, standarde më të mira dizajni, ndërgjegjësim më i madh për padrejtësinë, etj. Dhe nuk janë vetëm gjëra të këndshme. Ashtu si qytetet e hershme ishin baza për mbarështimin e sëmundjeve që nuk mund të përhapeshin në dendësi të ulët të popullsisë, po ashtu edhe interneti është një terren pjellor për forma malinje kulturore si klikimi, lajmet e rreme dhe nxitja e zemërimit artificial.
Знания
"Të kesh ekspertin e duhur në kohën e duhur është shpesh burimi më i vlefshëm për zgjidhjen krijuese të problemeve." - Michael Nielsen, Shpikja e Zbulimit
Ne shpesh mendojmë për zbulimin ose shpikjen si një proces që ndodh në mendjen e një gjeniu të vetëm. Ai është i goditur nga një ndezje frymëzimi dhe - Eureka! — papritmas kemi një mënyrë të re për të matur volumin. Ose ekuacioni i gravitetit. Ose një llambë.
Por nëse marrim këndvështrimin e një shpikësi të vetëm në momentin e zbulimit, atëherë po shikojmë fenomenin nga këndvështrimi i një nyje. Ndërsa do të ishte më korrekte të interpretohej shpikja si rrjeti fenomen.
Rrjeti është i rëndësishëm në të paktën dy mënyra. Së pari, idetë ekzistuese duhet të depërtojnë në vetëdije shpikës. Këto janë citate nga një artikull i ri, pjesa bibliografike e një libri të ri - gjigantët mbi supet e të cilëve qëndronte Njutoni. Së dyti, rrjeti është kritik për rikthimin e një ideje të re prapa në botë; një shpikje që nuk është përhapur vështirë se ia vlen të quhet fare "shpikje". Kështu, për të dyja këto arsye, ka kuptim të modelohet shpikja - ose, më gjerë, rritja e njohurive - si një proces difuzioni.
Në një moment, unë do të paraqes një simulim të përafërt se si dija mund të përhapet dhe rritet brenda një rrjeti. Por së pari duhet të shpjegoj.
Në fillim të simulimit, ka katër ekspertë në çdo kuadrant të rrjetit, të rregulluar si më poshtë:
Eksperti 1 ka versionin e parë të idesë - le ta quajmë Idea 1.0. Eksperti 2 është personi që di ta kthejë Idenë 1.0 në Idenë 2.0. Eksperti 3 di se si ta transformojë Idea 2.0 në Idea 3.0. Dhe së fundi, eksperti i katërt di se si t'i vendosë prekjet e fundit në Idea 4.0.
Kjo është e ngjashme me një teknikë si origami, ku teknikat zhvillohen dhe kombinohen me teknika të tjera për të krijuar dizajne më interesante. Ose mund të jetë një fushë dijeje, si fizika, në të cilën puna më e fundit bazohet në punën themelore të paraardhësve.
Qëllimi i këtij simulimi është se ne kemi nevojë për të katër ekspertët për të kontribuar në versionin përfundimtar të idesë. Dhe në çdo fazë ideja duhet të sillet në vëmendjen e ekspertit përkatës.
Disa paralajmërime. Ka shumë supozime joreale të koduara në simulim. Këtu janë vetëm disa prej tyre:
- Supozohet se idetë nuk mund të ruhen dhe transmetohen përveçse nga personi në person (d.m.th., pa libra apo media).
- Supozohet se ka ekspertë të përhershëm në popullatë që mund të gjenerojnë ide, megjithëse në realitet shumë faktorë të rastësishëm ndikojnë në shfaqjen e një zbulimi ose shpikjeje.
- Të katër versionet e idesë përdorin të njëjtin grup parametrash SIS (shkalla e baud, përqindja e imunitetit, etj.), megjithëse është ndoshta më realiste të përdoren parametra të ndryshëm për secilin version (1.0, 2.0, etj.)
- Supozohet se ideja N+1 gjithmonë e zëvendëson plotësisht idenë N, edhe pse në praktikë shpesh versionet e vjetra dhe të reja qarkullojnë njëkohësisht, pa një fitues të qartë.
… dhe shume te tjere.
Diskutim
Ky është një model i thjeshtuar në mënyrë qesharake se si rritet njohuria në të vërtetë. Ka shumë detaje të rëndësishme të mbetura jashtë modelit (shih më lart). Megjithatë, ajo kap thelbin e rëndësishëm të procesit. Dhe kështu ne mund, me rezerva, të flasim për rritjen e njohurive duke përdorur njohuritë tona për difuzionin.
Në veçanti, modeli i difuzionit ofron një pasqyrë se si përshpejtoni procesin: Nevoja për të lehtësuar shkëmbimin e ideve ndërmjet nyjeve të ekspertëve. Kjo mund të nënkuptojë pastrimin e rrjetit të nyjeve të vdekura që pengojnë difuzionin. Ose mund të nënkuptojë vendosjen e të gjithë ekspertëve në një qytet ose grup me densitet të lartë rrjeti ku idetë përhapen shpejt. Ose thjesht mblidhini ato në një dhomë:
Pra... kjo është gjithçka që mund të them për difuzionin.
Por unë kam një mendim të fundit, dhe është shumë i rëndësishëm. Bëhet fjalë për rritjendhe stagnimi) njohuritë në bashkësitë shkencore. Kjo ide është e ndryshme në ton dhe përmbajtje nga gjithçka e mësipërme, por shpresoj se do të më falni.
Rreth rrjeteve shkencore
Ilustrimi tregon një nga unazat më të rëndësishme të reagimeve pozitive në botë (dhe ka qenë kështu për mjaft kohë):
Progresi në rritje i ciklit (K ⟶ T) është mjaft i thjeshtë: ne përdorim njohuri të reja për të zhvilluar mjete të reja. Për shembull, të kuptuarit e fizikës së gjysmëpërçuesve na lejon të ndërtojmë kompjuterë.
Megjithatë, lëvizja në rënie kërkon disa shpjegime. Si çon zhvillimi i teknologjisë në rritjen e njohurive?
Një mënyrë - ndoshta më e drejtpërdrejta - është kur teknologjitë e reja na japin mënyra të reja për të perceptuar botën. Për shembull, mikroskopët më të mirë ju lejojnë të shikoni më thellë brenda një qelize, duke ofruar njohuri për biologjinë molekulare. Gjurmuesit GPS tregojnë se si lëvizin kafshët. Sonar ju lejon të eksploroni oqeanet. Dhe kështu me radhë.
Ky është padyshim një mekanizëm jetik, por ka të paktën dy rrugë të tjera nga teknologjia në njohuri. Mund të mos jenë aq të thjeshta, por mendoj se janë po aq të rëndësishme:
I parë. Teknologjia çon në bollëk ekonomik (d.m.th. pasuri), e cila lejon më shumë njerëz të angazhohen në prodhimin e njohurive.
Nëse 90% e popullsisë së vendit tuaj është e angazhuar në bujqësi, dhe 10% e mbetur janë të angazhuar në ndonjë formë tregtie (ose lufte), atëherë njerëzit kanë shumë pak kohë të lirë për të menduar për ligjet e natyrës. Ndoshta kjo është arsyeja pse në kohët e mëparshme shkenca promovohej kryesisht nga fëmijët e familjeve të pasura.
Shtetet e Bashkuara prodhojnë më shumë se 50 doktoratura çdo vit. Në vend që një person të shkojë të punojë në një fabrikë në moshën 000 (ose më herët), një student i diplomuar duhet të financohet deri në moshën 18 ose ndoshta 30- dhe madje edhe atëherë është e paqartë nëse puna e tyre do të ketë ndonjë ndikim real ekonomik. Por është e nevojshme që një person të arrijë në krye të disiplinës së tij ose të saj, veçanërisht në fusha komplekse si fizika ose biologjia.
Fakti është se nga pikëpamja e sistemeve, specialistët janë të shtrenjtë. Dhe burimi përfundimtar i pasurisë publike që financon këta specialistë është teknologjia e re: parmendja subvencionon stilolapsin.
I dytë. Teknologjitë e reja, veçanërisht në fushën e udhëtimit dhe komunikimit, po ndryshojnë strukturën e rrjeteve sociale në të cilat rritet njohuria. Në veçanti, ai i lejon ekspertët dhe specialistët të ndërveprojnë më ngushtë me njëri-tjetrin.
Shpikjet e dukshme këtu përfshijnë shtypshkronjën, anijet me avull dhe hekurudhat (duke lehtësuar udhëtimin dhe/ose dërgimin e postës në distanca të gjata), telefonat, aeroplanët dhe internetin. Të gjitha këto teknologji kontribuojnë në rritjen e densitetit të rrjetit, veçanërisht brenda komuniteteve të specializuara (ku ndodh pothuajse e gjithë rritja e njohurive). Për shembull, rrjetet e korrespondencës që u shfaqën midis shkencëtarëve evropianë në fund të Mesjetës, ose mënyra se si fizikanët modernë përdorin arXiv.
Në fund të fundit, të dyja këto rrugë janë të ngjashme. Të dy rrisin densitetin e rrjetit të specialistëve, gjë që nga ana tjetër çon në një rritje të njohurive:
Për shumë vite kam qenë mjaft shpërfillës ndaj arsimit të lartë. Qëndrimi im i shkurtër në shkollën pasuniversitare më la një shije të keqe në gojë. Por tani që shikoj prapa dhe mendoj (përveç të gjitha problemeve personale), më duhet të konkludoj se arsimi i lartë është ende jashtëzakonisht e rëndësishme.
Rrjetet sociale akademike (p.sh., komunitetet kërkimore) janë një nga strukturat më të avancuara dhe më të vlefshme që ka krijuar qytetërimi ynë. Askund nuk kemi grumbulluar një përqendrim më të madh specialistësh të fokusuar në prodhimin e njohurive. Askund njerëzit nuk kanë zhvilluar një aftësi më të madhe për të kuptuar dhe kritikuar idetë e njëri-tjetrit. Është zemra rrahëse e progresit. Pikërisht në këto rrjete digjet më fort zjarri i iluminizmit.
Por ne nuk mund ta marrim progresin si të mirëqenë. Nëse dhe nëse na mësoi diçka, ishte se shkenca mund të ketë probleme sistematike. Ky është një lloj degradimi i rrjetit.
Supozoni se bëjmë dallimin midis dy mënyrave të të bërit shkencë: shkencë e vërtetë и karierizmin. Shkenca e vërtetë është praktika që prodhojnë njohuri të besueshme. Ajo është e motivuar nga kurioziteti dhe karakterizohet nga ndershmëria (Feynman: "E shihni, unë vetëm duhet të kuptoj botën"). Karrierizmi, përkundrazi, motivohet nga ambicjet profesionale dhe karakterizohet nga loja me politikë dhe shkurtesat shkencore. Mund të duket dhe të veprojë si shkencë, por jo prodhon njohuri të besueshme.
(Po, kjo është një dikotomi e ekzagjeruar. Vetëm një eksperiment mendimi. Mos më fajësoni).
Fakti është se kur karrieristët zënë vend në komunitetin e vërtetë të kërkimit, ata e prishin punën. Ata përpiqen të promovojnë veten ndërsa pjesa tjetër e komunitetit përpiqet të fitojë dhe të ndajë njohuri të reja. Në vend që të përpiqen për qartësi, karrieristët ndërlikojnë dhe ngatërrojnë gjithçka në mënyrë që të tingëllojnë më mbresëlënëse. Ata janë të angazhuar në (siç do të thoshte Harry Frankfurt) marrëzi shkencore. Dhe kështu ne mund t'i modelojmë ato si nyje të vdekura, të papërshkueshme nga shkëmbimi i drejtë i informacionit të nevojshëm për rritjen e njohurive:
Ndoshta modeli më i mirë është ai në të cilin nyjet karrieriste nuk janë thjesht të papërshkueshme ndaj njohurive, por shpërndajnë në mënyrë aktive njohuri të rreme. Njohuritë e rreme mund të përfshijnë rezultate të parëndësishme, rëndësia e të cilave është fryrë artificialisht, ose rezultate vërtet të rreme që dalin nga manipulimi ose të dhëna të fabrikuara.
Pavarësisht se si i modelojmë, karrieristët me siguri mund të mbytin komunitetet tona shkencore.
Është si reaksioni zinxhir bërthamor për të cilin kemi nevojë dëshpërimisht - na duhet një shpërthim njohurish - vetëm U-235 ynë i pasuruar ka shumë izotop U-238 jo-reaktiv, i cili shtyp reaksionin zinxhir.
Natyrisht, nuk ka dallim të qartë midis karrieristëve dhe shkencëtarëve të vërtetë. Secili prej nesh ka pak karierizëm të fshehur brenda nesh. Pyetja është se sa kohë mund të zgjasë rrjeti para se të zbehet përhapja e njohurive.
Oh, ju lexoni deri në fund. Faleminderit që lexuat.
leje
Të gjitha të drejtat nuk janë të rezervuara. Ju mund ta përdorni këtë punë sipas dëshirës tuaj :).
Mirënjohje
- и për komente dhe sugjerime të menduara për versione të ndryshme të draftit.
- — për mbështetjen morale gjatë gjithë procesit dhe për komentet më të dobishme për punën time.
- Keith A. që më vuri në dukje fenomenin e perkolimit dhe pragun e perkolimit.
- për lidhjen me , e cila (megjithë mangësitë e shumta) ishte shtysa kryesore për të punuar në këtë post.
Shembuj ese interaktive
- E gjithë puna e Nicky Case, p.sh. (me Vi Hart) dhe . Ky është një nivel i lartë për atë se çfarë mund të jetë një ese interaktive.
- : Përshkrime interaktive jashtëzakonisht me cilësi të lartë të mësimit të makinerive.
- Vepër klasike nga Bret Victor . Nuk isha shumë i mirë në ngjitjen e shkallëve, por gjithmonë ka një përpjekje më shumë.
Burimi: www.habr.com
