Джеффри Уэст - Масштаб. Универсальные законы роста, инноваций, устойчивости и темпов жизни организмов, городов, экономических систем и компаний

За последние двадцать лет теория сетей, изначально возникшая в качестве подраздела других наук, превратилась в процветающую самостоятельную дисциплину, дающую нам более глубокое понимание как феноменологии сетей вообще, так и основополагающих механизмов и моделей поведения, приводящих к их появлению [122]. Теория сетей охватывает огромный диапазон тем, в том числе классические общественные организации, преступные и террористические сети, сети инноваций, экологические и пищевые сети, сети здравоохранения и сети распространения заболеваний, а также сети языковые и литературные. Такие исследования привели к важным открытиям по широкому спектру важных общественных вопросов: они позволили разработать наиболее действенные стратегии борьбы с пандемиями, террористическими организациями и экологическими проблемами, стимулирования инновационных процессов и оптимизации общественных организаций. Значительная часть этой интереснейшей работы проводится или вдохновляется моими коллегами, имеющими отношение к Институту Санта-Фе.

По всей вероятности, вам знакомо понятие «шести степеней разделения» (известное также как «теория шести рукопожатий»). Его сформулировал в 1960-х гг. в высшей степени изобретательный социальный психолог Стэнли Милгрэм; речь тут идет о так называемой задаче о тесном мире [123]. Эта идея возникла из ответа на следующий интересный вопрос: какое количество людей в среднем отделяет вас от любого другого произвольно взятого жителя той же страны? Такую задачу легко представить графически: изобразим каждого человека точкой на листе бумаги; такая точка называется вершиной. Если два таких человека знакомы друг с другом, соединим представляющие их точки линией; назовем ее связью. Этот простой принцип позволяет изобразить социальную сеть любого сообщества; пример такой схемы приведен на с. 333. Тогда, рассматривая, например, социальную сеть целой страны, интересно выяснить, сколько связей в среднем разделяет двух случайно взятых людей. Очевидно, хорошо знакомые люди – те, кого обычно называют друзьями, а также родственники и коллеги или сотрудники – находятся друг от друга на расстоянии всего одной связи. Друзья ваших друзей, с которыми вы сами не знакомы, отделены от вас двумя связями. Еще на шаг дальше, на расстоянии трех связей от вас, находятся знакомые знакомых ваших знакомых, которых вы сами не знаете… и так далее. Принцип понятен: эту систему можно расширять сколь угодно долго до тех пор, пока она не охватит всех участников сети. Я живу в городе Санта-Фе, штат Нью-Мексико, а вы можете жить в Льюистоне, штат Мэн, расположенном на расстоянии более трех тысяч километров от моего города. Насколько мне известно, я не знаю никого из жителей Льюистона, и вполне вероятно, что у вас нет ни одного знакомого в Санта-Фе. Но интересно было бы узнать, какое минимальное число связей – то есть число уровней знакомых знакомых знакомых и так далее – нужно пройти, чтобы связать меня с вами. Поскольку в Соединенных Штатах живет около 350 миллионов человек, можно было бы предположить, что это число довольно велико – скажем, порядка пятидесяти, ста или даже тысячи. Поразительное открытие Милгрэма состояло в том, что среднее число связей, соединяющих любых двух человек, приблизительно равно всего лишь шести. Отсюда и появилось понятие «шести степеней разделения»: оно означает, что нас отделяют друг от друга всего шесть связей. Таким образом, мы оказываемся связаны друг с другом гораздо теснее, чем кажется.

Первый математический анализ этого неожиданного результата выполнили специалист в области прикладной математики Стивен Строгац и учившийся у него в то время Дункан Уоттс [124]. Они показали, что сети тесного мира обычно отличаются переизбытком узлов и более высокой степенью кластеризации, чем сети, связанные случайным образом. Узлами здесь просто называются вершины, с которыми соединено необычайно большое количество связей. Такая конфигурация хорошо знакома нам по тому, как авиакомпании организуют свои рейсы по «веерному» алгоритму, полученному из теории сетей. Например, аэропорт Далласа – это крупный узел компании American Airlines, так что перелет в Нью-Йорк из практически любого города западной половины Соединенных Штатов самолетами American неизбежно происходит через Даллас. Такое повышение степени кластеризации, связанное с этой узловой конфигурацией, означает, что сети тесного мира, как правило, содержат модульные подсети, называемые «кликами», внутри которых, в свою очередь, существует такая высокая степень связности, что почти любые две вершины связаны между собой. Общие свойства такого рода, характерные для социальных сетей, приводят к тому, что длина кратчайшего пути между двумя вершинами оказывается в среднем сравнительно небольшим числом, практически не зависящим от размеров популяции, в результате чего правило шести степеней разделения действует приблизительно одинаково для всех сообществ. Более того, такая модульная структура обычно бывает самоподобной, и многие характеристики сетей тесного мира подчиняются степенным законам масштабирования.

Стив Строгац, эклектичный специалист по прикладной математике из Корнеллского университета, использует идеи, почерпнутые из нелинейной динамики и теории сложности, для анализа весьма широкого спектра увлекательнейших задач. Например, он сделал замечательную работу, в которой показал, как синхронизируется поведение сверчков, цикад и светлячков, а недавно расширил область ее применения и продемонстрировал причины неработоспособности лондонского моста Миллениум [125]. Из последней задачи можно извлечь некоторые уроки, полезные с точки зрения теории городов, и я хотел бы отвлечься на ее объяснение.

В рамках празднования наступления нового тысячелетия в Британии было решено построить через Темзу новый пешеходный мост, связывающий достопримечательности южного берега, такие как Галерея современного искусства музея Тейт и шекспировский театр «Глобус», с собором Святого Павла и Сити, финансовым центром Лондона, расположенными на северном берегу. Конкурс проектов моста ожидаемо выиграли знакомые лица: заслуженный архитектор лорд Норман Фостер – о котором я упоминал выше как о главном проектировщике странного квадратного города Масдара в Аравийской пустыне – и помогавшие ему известный скульптор сэр Энтони Каро и инженерная фирма Arup. Этот прекрасный проект очень украсил Лондон. Как ни удивительно, это единственный чисто пешеходный мост, связывающий две половины города, и прогулка по нему в любое время суток поднимет ваше настроение, куда бы вы ни шли, в собор Святого Павла, в Тейт, в «Глобус» или куда-нибудь еще. Перед открытием моста его проектировщики говорили, что это «чистое выражение инженерной конструкции», и сравнивали его с «лучом света», а другие называли его «неоспоримым доказательством наших способностей на начало XXI века».