“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)”撕贞，是一門(mén)學(xué)科更耻。顧名思義，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)捏膨，即以“網(wǎng)絡(luò)”的角度秧均、思維方式來(lái)看待世界，并研究“網(wǎng)絡(luò)”的科學(xué)号涯。

什么是網(wǎng)絡(luò)科學(xué)目胡？

什么是網(wǎng)絡(luò)？

你可以想象一張漁網(wǎng)链快，將漁網(wǎng)進(jìn)行抽象誉己，它里面有一條條線（邊），并且不同的線之間有交點(diǎn)（頂點(diǎn)）∮蛭希現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有這么規(guī)則巨双，但都是由頂點(diǎn)以及邊構(gòu)成。抽象出來(lái)地消，

“網(wǎng)絡(luò)”是由一群頂點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）以及它們之間所連的邊（鏈接）構(gòu)成炉峰。在現(xiàn)實(shí)中，任何事物（對(duì)象）的集合脉执，其中某些“事物對(duì)”之間由“連接”關(guān)聯(lián)起來(lái)疼阔，就是網(wǎng)絡(luò)。

比如一個(gè)團(tuán)體是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)半夷，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中婆廊，人是頂點(diǎn)，人和人之間的關(guān)系是邊巫橄。

在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)以前淘邻，人們看世界的方式往往是線性的。因?yàn)樗臀矣泄餐瑦?ài)好湘换，所以我和他是朋友宾舅；因?yàn)樗愿窆缕嘲ⅲ詻](méi)朋友；因?yàn)榘嘟M老師好筹我，所以這個(gè)學(xué)校的升學(xué)率高扶平。如果從網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)看呢？

現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)建模技術(shù)使得研究網(wǎng)絡(luò)成為可能蔬蕊，這也使得人們看待世界的方式豐富起來(lái)结澄，不僅是單一的線性，也可以是網(wǎng)絡(luò)的角度岸夯。比如一個(gè)學(xué)生退學(xué)不僅僅可以從他本身的性格麻献、家庭，學(xué)校氛圍方面找原因猜扮，也可以從他在網(wǎng)絡(luò)中的位置方面得出一些結(jié)論勉吻。

什么是網(wǎng)絡(luò)科學(xué)？

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)是“研究物理破镰，生物餐曼，和社會(huì)現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)化表達(dá)，創(chuàng)建針對(duì)這些現(xiàn)象具有預(yù)測(cè)效果的模型”的學(xué)科鲜漩。——美國(guó)國(guó)家科研委員會(huì)

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的發(fā)展歷程

格尼斯堡橋：圖論

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的研究可以追溯至 圖論 的產(chǎn)生集惋，1736年孕似，哥尼斯堡這座城市有一條如圖所示的河，河上有七座橋刮刑，人們討論一個(gè)問(wèn)題喉祭，是否可以從某個(gè)陸地出發(fā)，把每個(gè)橋不回頭的走一遍雷绢，最后回到原點(diǎn)泛烙。如果把每種方法嘗試一遍，有5040種走法翘紊。

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注：此圖摘自wikipedia-Seven Bridges of K?nigsberg

數(shù)學(xué)家歐拉把陸地抽象成頂點(diǎn)蔽氨，橋抽象成連接頂點(diǎn)的邊》保考慮到每進(jìn)入一個(gè)點(diǎn)鹉究，都要從這個(gè)點(diǎn)出來(lái)，所以如果能返回去踪宠，每個(gè)點(diǎn)的邊就應(yīng)該是偶數(shù)自赔。而圖中的點(diǎn)是奇數(shù)條，所以肯定無(wú)解柳琢。由此圖論產(chǎn)生绍妨，這是最早的網(wǎng)絡(luò)圖思維润脸。

社會(huì)測(cè)量和社會(huì)圖：一個(gè)群體的人際結(jié)構(gòu)究竟是什么樣的？

1934年他去，紐約州的哈德森女子學(xué)校有14名女孩離家出走毙驯，除了個(gè)性原因，跟她們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的位置關(guān)系怎樣孤页？社會(huì)心理學(xué)家莫雷諾的著作《Who shall survive?: A new approach to the problem of human interrelations》中尔苦，通過(guò)社會(huì)測(cè)量與社會(huì)圖，研究了一個(gè)群體的人際結(jié)構(gòu)行施。他把人員用頂點(diǎn)表示允坚，人對(duì)人的喜愛(ài)用線表示。莫雷諾的研究首次確立了今日社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)蛾号。

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注：此圖摘自wiki-Jacob L. Moreno

ER隨機(jī)圖理論

1959年稠项，ER隨機(jī)圖（Erd?s–Rényi random graph）理論誕生，隨機(jī)圖的意思是對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的頂點(diǎn)鲜结，每一個(gè)頂點(diǎn)的邊是隨機(jī)分配的展运。即在頂點(diǎn)集數(shù)目相同時(shí)，具有固定邊數(shù)的所有圖均具有同等的概率出現(xiàn)精刷。在隨機(jī)圖符合鐘形曲線的規(guī)律拗胜，也就是說(shuō)，若一個(gè)網(wǎng)絡(luò)有固定的頂點(diǎn)和固定的邊怒允，那每個(gè)頂點(diǎn)所擁有的的邊（和其他頂點(diǎn)之間的聯(lián)系）遵循鐘形曲線的規(guī)律埂软。隨機(jī)圖理論在數(shù)學(xué)上開(kāi)創(chuàng)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性分析，奠定了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)纫事。

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注：此圖摘自百度百科-正態(tài)分布曲線

小世界現(xiàn)象

1967年勘畔，社會(huì)心理學(xué)家米爾格蘭姆發(fā)現(xiàn)小世界現(xiàn)象，他隨機(jī)抽取一些人丽惶，讓他們想辦法和另外一個(gè)相聚很遠(yuǎn)的州的人聯(lián)系炫七，發(fā)現(xiàn)平均通過(guò)5.2個(gè)人就能聯(lián)系上，即后來(lái)被稱為六度分隔理論的源頭钾唬。后來(lái)人們?cè)O(shè)計(jì)了更好的實(shí)驗(yàn)万哪，在電影領(lǐng)域，133萬(wàn)名世界各地的演員和一位叫貝肯的著名演員聯(lián)系知纷，需要的人數(shù)平均僅為2.981壤圃，最大也僅僅是8。美國(guó)數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)庫(kù)中有超過(guò)40萬(wàn)名數(shù)學(xué)家琅轧，通過(guò)引文網(wǎng)絡(luò)伍绳，測(cè)出他們和一位名叫埃爾德什數(shù)的數(shù)學(xué)家的平均路徑長(zhǎng)度是4.65，最大的是13乍桂〕迳保可見(jiàn)小世界現(xiàn)象的普遍存在效床，只不過(guò)并不是精確到6。

弱聯(lián)系理論

1973年权谁，格蘭諾維特在研究某城鎮(zhèn)居民如何找工作的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析中剩檀，提出弱聯(lián)系理論。他發(fā)現(xiàn)旺芽，在找工作時(shí)沪猴，真正能夠幫助的人是與你建立弱聯(lián)系的人，而不是強(qiáng)聯(lián)系的人采章。

弱聯(lián)系(weak ties)是指人們由于交流和接觸產(chǎn)生运嗜、聯(lián)系較弱的人際交往紐帶，表現(xiàn)為：互動(dòng)次數(shù)少悯舟、感情較弱担租、親密程度低、互惠交換少而窄抵怎。

典型的弱聯(lián)系奋救，可能是你們因?yàn)楣餐瑦?ài)好，在某團(tuán)體中認(rèn)識(shí)的人反惕，比如讀書(shū)會(huì)尝艘，網(wǎng)球俱樂(lè)部等。弱聯(lián)系是相對(duì)強(qiáng)聯(lián)系的姿染，強(qiáng)聯(lián)系是指那些有很強(qiáng)紐帶的人利耍，比如父母、親人盔粹、同學(xué)、同事程癌、朋友等舷嗡。

小世界模型

1998年，瓦特和他的導(dǎo)師斯托加茨發(fā)表論文《Collective Dynamics of Small-World Networks（小世界網(wǎng)絡(luò)的集體動(dòng)力學(xué)）》嵌莉，發(fā)現(xiàn)小世界模型进萄，這開(kāi)啟社會(huì)網(wǎng)絡(luò)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的合流。

無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型

1999年锐峭，巴拉巴西教授和他的博士生博士生Albert在《 Science》雜志上發(fā)表了題為《Emergence of scaling in random networks（隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)度的涌現(xiàn)）》一文中鼠，提出了一個(gè)無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型，發(fā)現(xiàn)了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的無(wú)標(biāo)度性質(zhì)沿癞。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)援雇，這意味著網(wǎng)絡(luò)中的頂點(diǎn)的邊不是隨機(jī)分布的，網(wǎng)絡(luò)中少部分的頂點(diǎn)占了絕大部分的邊椎扬。典型的現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)如萬(wàn)維網(wǎng)惫搏，研究發(fā)現(xiàn)具温，少數(shù)的網(wǎng)頁(yè)與絕大多數(shù)網(wǎng)頁(yè)相連。與二八定律（20%的人擁有80%的財(cái)富）有異曲同工之妙筐赔，無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型的提出標(biāo)志著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的時(shí)代铣猩，由此誕生了一門(mén)嶄新的學(xué)科——網(wǎng)絡(luò)科學(xué)。

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的研究熱潮

21世紀(jì)茴丰，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)成為研究的熱點(diǎn)达皿。以下兩張圖從側(cè)面反映了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究的爆炸性增長(zhǎng)。第一張圖是隨機(jī)模型和小世界現(xiàn)象兩篇論文的年度引文贿肩，第二張圖比較了物理學(xué)領(lǐng)域里程碑意義的高引論文峦椰，可以看到小世界模型和無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)爆炸增長(zhǎng)。

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注：以上兩張圖摘自巴拉巴西的個(gè)人網(wǎng)站

21世紀(jì)尸曼，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的科研機(jī)構(gòu)在世界各地興起们何，有最負(fù)盛名的研究機(jī)構(gòu)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)跨學(xué)科中心圣塔菲研究所，巴拉巴西所在的美國(guó)東北大學(xué)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中心控轿，圣母大學(xué)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中心等冤竹。

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小結(jié)

網(wǎng)絡(luò)科學(xué)復(fù)雜而迷人，它大大拓展了我們對(duì)世界的認(rèn)知茬射，從此鹦蠕，我們解釋世界不只是因果關(guān)系，還有冪律在抛、多層钟病、尺度、分形刚梭，自組織等觀念肠阱。讓我們一起走進(jìn)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的世界，更加逼近世界的真相吧朴读。

參考資料

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巴拉巴西的個(gè)人網(wǎng)站

陽(yáng)志平的網(wǎng)志

百度百科

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