ألبرت لوسزل بارابسي: نحن نعيش في لحظة خاصة جدًا لأن أي شيء نقوم به يتم تمييزه بالبيانات. هذا ليس صحيحًا بالنسبة لنا فحسب ، بل ينطبق أيضًا على وجودنا البيولوجي والعالمي.
كلما عرفنا المزيد عن العالم ، كلما فهمنا أنه نظام معقد للغاية. إن وجودنا البيولوجي محكوم بشبكات جينية وجزيئية معقدة للغاية. كيف تتفاعل الجينات والجزيئات في خلايانا مع بعضها البعض ، ولكن المجتمع أيضًا ليس مجرد مجموعة من الأفراد. المجتمع ليس دليل هاتف. ما يجعل المجتمع يعمل هو في الحقيقة التفاعلات بيننا.
لكن السؤال هو: كيف نفهم هذا التعقيد؟ إذا أردنا فهم نظام معقد ، فإن أول شيء يتعين علينا القيام به هو تحديد بنيته والشبكة التي تقف خلفه.
لدينا بيانات حول كل شيء تقريبًا ، وهذه الكمية الهائلة من البيانات تخلق مختبرًا رائعًا وفريدًا للعالم ؛ تقديم الفرصة لفهم كيفية عمل عالمنا حقًا.
أصبحت نظرية الرسم البياني موضوعًا بارزًا جدًا للدراسة لعلماء الرياضيات ، وأنا مجري ، واتضح أن المدرسة المجرية للرياضيات ، بفضل بول إردوس وألفريد ريني ، كان لها مساهمات كبيرة في هذه المشكلة. في منتصف عامي 1959 و 60 ، نشروا ثماني أوراق بحثية وضعت “نظرية الرسوم البيانية العشوائية”.
لقد نظروا إلى بعض الشبكات المعقدة من حولنا وقالوا ، كما تعلمون ، “ليس لدينا أي فكرة عن كيفية توصيل هذه الشبكات ببعضها البعض ، ولكن لجميع الأغراض العملية ، تبدو عشوائية.” لذلك كان نموذجهم بسيطًا جدًا: اختر زوجًا من العقد ورمي حجر النرد. إذا حصلت على ستة ، يمكنك توصيلهم. إذا لم تقم بذلك ، فانتقل إلى زوج آخر من العقد. وبهذه الفكرة ، قاموا ببناء ما نسميه اليوم “نموذج الشبكة العشوائية”.
الأمر المثير للاهتمام من منظور الفيزيائي هو أن العشوائية بالنسبة لنا لا تعني عدم القدرة على التنبؤ. في الواقع ، العشوائية هي شكل من أشكال القدرة على التنبؤ. وهذا بالضبط ما أثبته Erdős و Rényi ، أنه في شبكة عشوائية ، يهيمن المتوسط.
دعني آخذ مثالاً: الشخص العادي ، وفقًا لعلماء الاجتماع ، لديه حوالي ألف شخص يعرفهم على أساس الاسم الأول. إذا كان المجتمع عشوائيًا ، فسيكون لدى الشخص الأكثر شعبية ، الشخص الذي لديه أكبر عدد من الأصدقاء ، حوالي 1150 صديقًا أو نحو ذلك. والأقل شعبية ، حوالي 850 ، وهذا يعني أن عدد الأصدقاء الذين لدينا يتبعون توزيع بواسون الذي له ذروة كبيرة حول المتوسط ويتحلل بسرعة كبيرة ، ومن الواضح أنه لا معنى له ، أليس كذلك؟ كان هذا مؤشرًا على وجود خطأ في نموذج الشبكة العشوائية. ليس بمعنى أن النموذج خاطئ ، لكنه لا يلتقط الواقع ، ولا يلتقط كيف تتشكل الشبكات.
بعد سنوات من الاهتمام بالشبكات ، أدركت أنني بحاجة إلى العثور على بيانات حقيقية تصف الشبكات الحقيقية. جاءت الفرصة الأولى لنا لدراسة الشبكات الحقيقية مع خريطة شبكة الويب العالمية. نحن نعلم أن شبكة الويب العالمية عبارة عن شبكة. الاسم يقولها: إنها شبكة. عقده هي صفحات الويب والروابط هي عناوين URL ، وهي الأشياء التي يمكننا النقر عليها للانتقال من صفحة إلى أخرى. نحن نتحدث عن عام 1998 ، أي بعد حوالي ست أو سبع سنوات من اختراع شبكة الويب العالمية كبداية. كان الويب صغيرًا جدًا ، حيث يحتوي على بضع مئات من ملايين الصفحات فقط.
لذلك شرعنا في رسم خريطة لها ، وهذا يمثل حقًا بداية ما نسميه اليوم ، “علم الشبكة”. بمجرد أن حصلنا على هذه الخريطة لشبكة الويب العالمية ، أدركنا أنها كانت مختلفة جدًا جدًا عن خرائط الشبكة العشوائية التي كانت تُنشئ السنوات السابقة. عندما نتعمق أكثر ، ندرك أن توزيع الدرجات ، أي عدد الروابط لكل عقدة ، لم يتبع Poisson الذي كان لدينا للشبكة العشوائية ، ولكن بدلاً من ذلك اتبع ما نسميه توزيع قانون الطاقة. انتهى بنا المطاف بتسمية هذه الشبكات “الشبكات الخالية من النطاق”.
في شبكة خالية من المقاييس ، نفتقر إلى المتوسطات. المتوسطات ليست ذات معنى. ليس لديهم مقياس جوهري. كل شيء ممكن. فهي خالية من المقاييس. لا تتشكل معظم الشبكات الحقيقية عن طريق توصيل العقد الموجودة مسبقًا ، ولكنها تنمو ، بدءًا من عقدة واحدة ، وإضافة العقد الأخرى والعقد الأخرى.
فكر في شبكة الويب العالمية: في عام 1991 ، كانت هناك صفحة ويب واحدة. كيف نصل اليوم إلى أكثر من تريليون؟ حسنًا ، تم إنشاء صفحة ويب أخرى مرتبطة بالصفحة الأولى ، ثم صفحة أخرى مرتبطة بإحدى الصفحات السابقة. وفي النهاية ، في كل مرة نضع فيها صفحة ويب ونتصل بصفحات ويب أخرى ، فإنك تضيف عقدًا جديدة إلى شبكة الويب العالمية. تشكل الشبكة عقدة واحدة في كل مرة. الشبكات ليست كائنات ثابتة مع عدد ثابت من العقد التي تحتاج إلى الاتصال – الشبكات هي كائنات متنامية. تتطور بالنمو.
في بعض الأحيان ، استغرق الأمر ما يصل إلى 20 عامًا مثل شبكة الويب العالمية للوصول إلى الحجم الحالي ، أو أربعة مليارات عام عندما يتعلق الأمر بالشبكات دون الخلوية للوصول إلى التعقيد الذي نراه اليوم. نحن ندرك في شبكة الويب العالمية ، أننا لا نتواصل بشكل عشوائي. نحن نتواصل مع ما نعرفه. نحن نتصل بـ Google ، و Facebook ، وصفحات الويب الرئيسية الأخرى التي نعرفها ، ونميل إلى ربط الصفحات الأكثر ارتباطًا. لذا فإن نمط الاتصال الخاص بنا منحاز نحو العقد الأكثر اتصالاً.
وانتهى بنا الأمر إلى إضفاء الطابع الرسمي على هذا بمفهوم “الارتباط التفضيلي”. وعندما نضع النمو والتعلق التفضيلي معًا ، ظهرت فجأة قوانين القوة من النموذج. وفجأة أصبح لدينا محاور ، ولدينا نفس الإحصائيات ونفس البنية التي رأيناها سابقًا في شبكة الويب العالمية. بدأنا في النظر إلى شبكة التمثيل الغذائي داخل الخلايا ، وتفاعلات البروتين داخل الخلايا ، والطريقة التي يتواصل بها الممثلون مع بعضهم البعض في هوليوود. في كل هذه الأنظمة ، رأينا شبكات خالية من المقاييس. رأينا عدم العشوائية ، ورأينا ظهور محاور. وبالتالي ، أدركنا أن الطريقة التي تبني بها الأنظمة المعقدة نفسها تتبع نفس البنية العامة.
لنكن واضحين فقط أن علم الشبكات ليس هو الحل لجميع المشكلات التي نواجهها في العلم ، ولكنه مسار ضروري إذا أردنا فهم الأنظمة المعقدة التي تنبثق من تفاعل العديد من المكونات. واليوم ، ليس لدينا نظرية الشبكات الاجتماعية ، ونظرية الشبكات البيولوجية ، ونظرية شبكة الويب العالمية – ولكن بدلاً من ذلك ، لدينا علم الشبكات ، الذي يصفهم جميعًا في إطار علمي واحد.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”