2016年4月26日火曜日

『複雑な世界、単純な法則』

複雑な世界、単純な法則  ネットワーク科学の最前線
マーク・ブキャナン
草思社
売り上げランキング: 263,208
  • スモールワールド・ネットワーク
  • ネットワーク科学の実用
  • 還元主義から複雑系へ
スモールワールド・ネットワーク
  • 六次の隔たり(Six degrees of separation)
    6人たどれば地球上の誰とでもつながる。直感に反して世界は小さい(スモールワールド)。
  • スモールワールド・ネットワークは2種類ある。
    平等主義的ネットワーク 貴族主義的ネットワーク
    規則的なネットワークのなかに、長距離を結ぶ少数のリンクが存在するネットワーク。 きわめて多数のリンクを持つ少数のハブ(コネクター)が存在するネットワーク。
    ネットワークが成長する。成長の結果、コネクターが生まれる。
    リンクの分布は「べき乗測」に従っている。
    • ニューラルネットワーク
    • 人間の脳
    • 道路・鉄道などの輸送網
    • 電力網
    • インターネット
    • ワールド・ワイド・ウェブ
    • 人間の性的接触ネットワーク
    • 科学論文の引用ネットワーク
    • 英単語の前後関係ネットワーク
▼平等主義的ネットワーク


▼貴族主義的ネットワーク

べき乗測
べき乗則パターンの背景には、それ生じさせる原動力(普遍的な過程)がある。

【べき乗則】河川の規則性(流域面積とセグメントの数)
【原動力】「降った雨は常に低い方に流れる」という単純な構図

【べき乗則】金持ちがますます豊かになる
【原動力】「まわりに影響されやすく、人のまねをしたがる」という人間性に深く根ざした特質(群集心理)

ネットワーク科学の実用
テロ
重要インフラもスモールワールド・ネットワーク。国家に支援された攻撃であれば、一国をまるごと崩壊させることすら可能。
スモールワールド・ネットワークは偶然の事故には強いが、巧妙に計画された攻撃には弱い。(ほとんどのノードはわずかなリンクしか持たないため攻撃されてもネットワーク全体には影響がないが、ハブが攻撃されるとまずい。)
新薬
病原菌は、タンパク質による生化学反応のネットワーク。貴族主義的スモールワールド・ネットワークであるため、多くのリンクを持つタンパク質を攻撃すればいい。
生態系
クジラは商用魚種を餌にしているだけでなく、その捕食者も餌にしている。
ある捕食者を除去した場合の影響は、被食者であることが明白な種への影響ですら予測できない。
種間の弱い結びつきが、生態系に安定をもたらす。ある種が絶滅しても他の種への影響が小さい。
生物種が減ると、残った種の結びつきが強くなってしまう。
感染症
流行するかしないかには明白な境界点(ティッピング・ポイント, tipping point)がある。
一人の感染者が直接感染させる人の平均人数。これが1より大きいか1未満か。
ティッピング・ポイントを超えるには、ほんのわずかな変化で十分。
スモールワールド・ネットワークがティッピング・ポイントの壁を低くする。
エイズ
HIVはアフリカで広まってから20年も経ってから世界に広まった。
植民地支配が終わり、人々の移動が始まった。(長距離リンクの発生)
小さな変化だがティッピング・ポイントを超えてしまった。
性感染症
性接触ネットワークは貴族主義的スモールワールド・ネットワークであるため、対策はコネクターに焦点をあてなければならない。大勢の一般人に対する教育は無意味。
シリコンバレー
企業間のリンク(アイデア、資本、人の移動)があったため、発展した。
強固な忠誠心や高給よりも技術面での協力や成果のほうが重視された。
還元主義から複雑系へ
  • 複雑な物事や状況を理解するには、個々の要素の性質と働きを調べるのが最善であるとする考え。化学の基礎。
  • 生物学の知識があっても、エイズの流行に大きく影響するネットワークの働きについて、なんの手がかりも得られない。
  • システムは個々の要素と、それら要素間の相互作用に基づいて、初めて完全に理解することができる。
  • 要素間の相互作用によって組織全体としてのパターンが生じる場合がしばしばあり、しかもそのパターンは個々の要素に原因を帰することができない。
  • ネットワーク理論とは、あらゆる種類のネットワークで自然に生じる組織的構造がどんなパターン(六次の隔たり、パレートの法則、見えざる手、etc.)を示すのか、その大要を明らかにすること。
  • スモールワールド・ネットワークはネットワーク理論が扱うネットワークの一部にすぎない。
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