小世界网络及其性质

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小世界网络及其性质

复杂网络是多主体系统的一个子集,对它的研究是计算经济学的一个重要研究领域。而贸易网络又是复杂网络在社会科学领域的一个子集,因此要讨论贸易网络,首先要关注关于复杂网络的一般性研究。在本章中,我们先介绍复杂网络研究的一个重要成果,即小世界模型,这为后面讨论贸易网络做准备。因为小世界模型只是一个纯粹的数学问题,并不包含某一学科的特殊含义,因此要首先讨论贸易网络的经济学意义,这是从一个简单的分工协调问题开始的。之后,我们进一步的追问,贸易网络是否也具有小世界这样一个普遍存在的性质。

1 多主体系统中的复杂网络

我们生活在各种各样的网络之中。在与同学、朋友、老师交往的时候,我们处于一个人际关系网络中;在我们使用各种电器的时候,我们处于一个电力网络中,很多发电厂、变电所、输电线构成了这个网络;我们去银行取钱的时候,便处于一个银行网络之中,而银行又可以与各种投资者,贷款人联系,这又是一个更大的网络。复杂网络是最近几年新兴起来的一个研究方向,如图 3.1 示,复杂网络是多主体系统的一个子集,它里面还包括了社会关系网络(社会学)、神经网络(生物学)、计算机网络(计算机科学)、贸易网络(经济学)等等诸多的网络类别。复杂网络是多主体系统研究的一个重要分支,对社会网络、贸易网络的分析是计算经济学ACE)的一个主要领域。



ACE 在社会科学角度对复杂网络的研究主要关注以下几个方面:(1)市场或 人际关系网络的拓扑结构究竟是什么样的。(2)这些网络结构的微观基础是什么,即如何从个体的行为出发,通过自下而上的建模涌现出这样的网络。(3社会科学领域的网络与其它领域的网络能否找到一致的共性特征。社会科学


家能是最早观察到小世界现象的,因此可以相信,通过对经济世界中的网络的研究,可能会促进对一般网络的理解。 2、小世界模型

在这一节中,我们将介绍小世界模型,这个成果最初由 Duncan J. Watts 以及Steve Strogatz 发表在 1998 年六月的 Nature 杂志上,题目是 Collective Dynamics of Small-World NetworksWatts 等人的研究首先是利用正规图和随机图构造出了一个小世界网络,其次就是对一系列现象进行数学统计,证明它们具有“小世界”网络”的统计特征。但正如 Watts 所说,他们的工作主要是关注“网络是如何在最广泛的可能意义上被连接起来”,而不是试图去分析某一学科特有的意义。 1)小世界现象纵览

Kevin Bacon 是好莱坞的一名演员,曾经在很多影片中饰演无足轻重的角色。几年前,弗吉尼亚大学的计算机科学家布雷特·恰登设计了一个游戏,使 Bacon一下子称为了电影届的核心人物。恰登定义了这样一个 Bacon 数,如果一个演员与 Bacon 一起合拍过电影,那么他的 Bacon 数是 1,如果与 Bacon 合拍过电影的演员合拍电影,那么他的 Bacon 数是 2,以此类推。如果一个演员的 Bacon 数是n,意味着连接这个演员和 Bacon,中间只需要(n1)个演员。



后来恰登彻底考察了几乎囊括所有电影的互联网电影数据库(internet

moviedatabase),最高的 Bacon 数是 8(包括任何国籍的演员)。这个例子看起来似乎是关于电影行业的特殊例子,但是这种现象遍及我们的生活,这就是“小世界”现象(small world www.cylunwenw.com phenomenon)。小世界现象的另外一个广为人知的版本就是“六度分离”(six degrees

ofseparation),既两个人之间最多只要通过 6 个人就能联系起来。当然,如考虑孤岛上的鲁滨逊,那么六度分离是不成立的,因为鲁滨逊无法与其他人构成一个连通的图。

小世界现象形象的概括了一个有趣的概念:“你和这个星球上的任何一个人之间最多只有六度的隔离。”几乎每个人都熟悉这样的感觉:在一次聚会或某个


公共场所里遇到一个完全陌生的人,经过短暂的交流之后,出乎意料的发现彼此都认识同一个人。


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