無尺度網(wǎng)絡(luò)模型與通訊工具的發(fā)展趨勢(shì)4700字1引言

通訊產(chǎn)業(yè)的開展迎來了春天，移動(dòng)通訊領(lǐng)域的開展更是突飛猛進(jìn)。在現(xiàn)代化通訊工具的幫忙下，中國(guó)人際交流的深度與廣度應(yīng)該已經(jīng)得到極大的提高，但是?零點(diǎn)中國(guó)居民溝通指數(shù)2022年度報(bào)告》顯示，中國(guó)人際交流的現(xiàn)狀并非筆者所預(yù)想的那樣樂觀。調(diào)查結(jié)果說明：第一，中國(guó)人交際方式有限，飯桌社交仍是主流;第二，“社交半徑〞較短，親緣社交難以突破(見圖1)。本文從現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)入手，以期找到限制中國(guó)人際交流的原因，并指出今后通訊工具的開展方向。

2分析現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)

?零點(diǎn)中國(guó)居民溝通指數(shù)2022年度報(bào)告》顯示，中國(guó)居民使用頻率最高的四種通訊工具分別是手機(jī)、小靈通、固定和即時(shí)通信軟件。經(jīng)過筆者分析，這些通訊工具只是簡(jiǎn)單復(fù)制了人們現(xiàn)實(shí)中的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，并沒有從基本上拓寬人們的交流范圍。

2.1無尺度網(wǎng)絡(luò)模型

在具體分析現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡(luò)之前，先介紹一下無尺度網(wǎng)絡(luò)模型。1999年，Albert-Laszlo和Barabasi[1]提出了一個(gè)無尺度網(wǎng)絡(luò)模型，它通過增加新的節(jié)點(diǎn)兒實(shí)現(xiàn)連續(xù)增長(zhǎng)，同時(shí)這些新的節(jié)點(diǎn)總是傾向于選擇連接已經(jīng)具有大量連接的節(jié)點(diǎn)。BA模型的具體描述如下：[1]成長(zhǎng)性：考慮開始有小數(shù)目m-0個(gè)節(jié)點(diǎn)，在每一個(gè)時(shí)間步增加一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)這個(gè)新節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)中m(≤m0)個(gè)已經(jīng)存在的節(jié)點(diǎn)上。[2]優(yōu)先選擇性：一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)選擇連接節(jié)點(diǎn)是有偏好的。即它選擇某個(gè)節(jié)點(diǎn)i的概率pi正比于這個(gè)節(jié)點(diǎn)i的度，即：/P>.無尺度網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的連接分布遵循冪次定律;大局部節(jié)點(diǎn)只有少數(shù)連接，少數(shù)節(jié)點(diǎn)那么擁有大量的連接，這些具有大量連接的節(jié)點(diǎn)稱為“集散節(jié)點(diǎn)〞。

2.2分析現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)

筆者選擇手機(jī)網(wǎng)絡(luò)為例，模擬以手機(jī)為交流平臺(tái)的通訊網(wǎng)絡(luò)的拓展過程。手機(jī)網(wǎng)絡(luò)是社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型的復(fù)制品，人們決定是否存儲(chǔ)其他人的手機(jī)號(hào)，大局部情況下都是依據(jù)該人與自己在現(xiàn)實(shí)的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)系，比方朋友、親戚、同事等，人們不愿意和陌生人相互存儲(chǔ)對(duì)方的手機(jī)號(hào)。一個(gè)人在現(xiàn)實(shí)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的交際面越廣泛，他手機(jī)中存儲(chǔ)的手機(jī)號(hào)就越多，他的手機(jī)號(hào)被別人存儲(chǔ)的時(shí)機(jī)也就越大。所以，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的成長(zhǎng)機(jī)制包括：第一，優(yōu)先選擇性，兩個(gè)陌生人相互添加手機(jī)號(hào)碼的機(jī)率與兩人共同擁有的朋友數(shù)量正相關(guān);第二，每個(gè)人朋友的數(shù)量都是有限的，所以每部手機(jī)中存儲(chǔ)號(hào)碼的數(shù)量也是有限的;第三，如果朋友之間不經(jīng)常聯(lián)系，則關(guān)系就會(huì)漸漸變淡，甚至消失。這三個(gè)機(jī)制可以更精確地表述如下。兩個(gè)陌生人i,j相互添加手機(jī)號(hào)碼的概率pij依賴于兩個(gè)因素：第一，二者各自的朋友數(shù)量;第二，共有的局部。

進(jìn)一步表述為，(1)其中當(dāng)很小，的值很大且相對(duì)不變;當(dāng)時(shí)，顯著下降。我們采用費(fèi)米函數(shù)(FermiFunction)來描述：(2)參數(shù)控制當(dāng)時(shí)，下降的斜率。函數(shù)代表當(dāng)時(shí)二者相遇的概率，(3)其中代表當(dāng)沒有共同朋友時(shí)二者相遇的概率，參數(shù)控制的增長(zhǎng)快慢。此外，朋友之間的關(guān)系有遠(yuǎn)近親疏之分，用代表這種關(guān)系的強(qiáng)度，一旦二者相互通信，那么。然后，隨著時(shí)間間隔的延長(zhǎng)發(fā)生指數(shù)遞減，直到二者再次通信，那么重置為1。其中，△t表示自上次通信后的時(shí)間間隔，K為控制參數(shù)。手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓展過程在本例中，模擬手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)從兩個(gè)成長(zhǎng)到節(jié)點(diǎn)數(shù)N=250個(gè)的過程(見圖1)。當(dāng)仿真開始時(shí)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)N=0，邊數(shù)M=0。每一個(gè)仿真周期，我們向網(wǎng)絡(luò)中參加一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)(綠色)，當(dāng)新節(jié)點(diǎn)決定建立連接時(shí)，總是傾向于和已經(jīng)擁有較多連接的節(jié)點(diǎn)(紅色)相連接，使用連續(xù)蒙特卡羅法(continuous-timemontecarlomethod)來確定節(jié)點(diǎn)間建立聯(lián)系的概率(等式(1))，并且設(shè)置衰減參數(shù)，或者是一個(gè)極小值。直到當(dāng)N=250，每個(gè)節(jié)點(diǎn)度時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)的成長(zhǎng)停滯下來。在這一時(shí)刻，設(shè)置為一個(gè)較大的、更價(jià)接近現(xiàn)實(shí)情況的值，我們來察看網(wǎng)絡(luò)的演化。圖2局部顯示了N=250，，，以及時(shí)，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的仿真結(jié)果，該網(wǎng)絡(luò)具有很高的匯集系數(shù)(clusteringcoefficient)。

手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最終結(jié)構(gòu)上面闡述的僅僅是一個(gè)仿真結(jié)果，中國(guó)目前至少擁有3.6億多移動(dòng)用戶，所有這些用戶共同構(gòu)成的通訊網(wǎng)絡(luò)會(huì)是什么樣子呢《第一，成長(zhǎng)性和優(yōu)先連接將會(huì)促使手機(jī)網(wǎng)絡(luò)開展成為類似于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的，被擁有大量連接的集散節(jié)點(diǎn)控制的無尺度網(wǎng)絡(luò);第二，社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)是基于親情、友情或者同事關(guān)系而存在的，人類社會(huì)可以辨別為一個(gè)個(gè)具有相似特質(zhì)(示例收入或者興趣)的小集群，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)既然是人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的復(fù)制品，則就存在這樣一個(gè)事實(shí)，你認(rèn)識(shí)的人之間既有可能是彼此認(rèn)識(shí)的，也有可能是互不相識(shí)的。彼此認(rèn)識(shí)的朋友構(gòu)成了相互連接的，較緊密的小集群;你認(rèn)識(shí)，但你多數(shù)朋友不認(rèn)識(shí)的人就起到了連接不同集群的作用?；谶@兩個(gè)特點(diǎn)，我們有理由相信，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)最終將開展成為這樣一種結(jié)構(gòu)(見圖3)：存在高度相互連結(jié)的節(jié)點(diǎn)組成的孤立集群，同時(shí)這些緊密連結(jié)的小型節(jié)點(diǎn)集群彼此相連，形成較大且較不緊密的大集團(tuán)，該網(wǎng)絡(luò)既是高度集群的又是無尺度。不單單只有手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，即時(shí)通訊工具網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)，E-mail等現(xiàn)有的所有通訊網(wǎng)絡(luò)同樣翻版了人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，都同時(shí)具有高度集群和無尺度的結(jié)構(gòu)。

2.3小世界特性

既然現(xiàn)有的通訊網(wǎng)絡(luò)具有高度集群的和無尺度的結(jié)構(gòu)，則這樣的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有什么特性呢《1967年，美國(guó)哈佛大學(xué)的社會(huì)心理學(xué)家Milgram寄出了數(shù)百封信給內(nèi)布拉斯加州的公眾，并請(qǐng)求他們把信轉(zhuǎn)交給某位相識(shí)的人，條件是對(duì)方必須是最有可能把信再轉(zhuǎn)給波士頓一位股票經(jīng)紀(jì)人手里的人。為了跟蹤每一條不同的傳送路徑，Milgram請(qǐng)求參與者在轉(zhuǎn)寄信件的同時(shí)，也給他寄一張明信片。結(jié)果，信件達(dá)到最終收信人之前平均要經(jīng)過6個(gè)人之手。這就是的所謂"六度別離"原理，即世界上任意兩個(gè)陌生人之間，平均只要通過六個(gè)人就可以相互認(rèn)識(shí)。筆者再來分析這種高度集群和無尺度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(見圖3)，以及?零點(diǎn)中國(guó)居民溝通指數(shù)2022年度報(bào)告》中的“中國(guó)人人際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖〞(見圖1)。中國(guó)人經(jīng)常交往的人數(shù)平均有45個(gè)，45個(gè)人又分成4個(gè)緊密的小集群，包括親戚圈15人，同學(xué)圈9人，同事圈7人，以及社交圈14人，并且筆者若這四個(gè)交際圈之間彼此不認(rèn)識(shí)(如果交際圈之間存在交集，人數(shù)就少于45個(gè))。則通過一層中間人,一個(gè)中國(guó)人可以認(rèn)識(shí)1474人2，如果這樣推算，只要通過三層中間人，大約就可以認(rèn)識(shí)1000萬人3。筆者這里的計(jì)算是建立在每個(gè)中國(guó)人交往45個(gè)人的根底之上的，但是事實(shí)上在這個(gè)無尺度的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，存在一些交際面非常廣的人，該類人連接了成百上千的小集群，如果任意兩個(gè)陌生人之間可以通過該類人進(jìn)行連通的話，則認(rèn)識(shí)全世界的人，“六度別離〞就變的綽綽有余了，“小世界特性〞顯而易見。既然現(xiàn)在的通訊網(wǎng)絡(luò)為人際交流提供了無限的潛力，則問題就集中在如何才能利用該通訊網(wǎng)絡(luò)來拓展人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，下文筆者將指出通訊工具的開展趨勢(shì)。

3通訊工具的開展趨勢(shì)

通過上文的分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具有的高度集群和無尺度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，客觀上為中國(guó)人人際交往范圍的擴(kuò)大提供了無限的潛力，但現(xiàn)有的通訊工具不具備幫忙人們有意識(shí)管理和拓展自身交際網(wǎng)絡(luò)的功能，人們對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)的利用停留在非常初級(jí)的層面上。再以手機(jī)為例，每個(gè)人當(dāng)然可以看到自己手機(jī)中存儲(chǔ)的號(hào)碼信息，可是你卻永遠(yuǎn)無法知道你手機(jī)中另外一個(gè)人的手機(jī)中的號(hào)碼信息，當(dāng)然這波及到隱私的問題，但至少可以表明你無法通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)中間人的功能，人們無法知道自己在通訊網(wǎng)絡(luò)中的位置，進(jìn)而無法通過手機(jī)中的現(xiàn)有信息來有意識(shí)的認(rèn)識(shí)更多人。換句話說，現(xiàn)有的通訊工具只能使人們具備管理樹狀結(jié)構(gòu)資料的能力，而不具備管理網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)資料的能力。比方，萬維網(wǎng)之所以能夠開展到現(xiàn)在這個(gè)規(guī)模，就在于網(wǎng)頁之間具有相互跳轉(zhuǎn)的能力，互聯(lián)互通是互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)，互聯(lián)互通才能發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的發(fā)明力。要解決現(xiàn)在的問題，未來的通訊工具必須增加幾個(gè)方面的功能：網(wǎng)絡(luò)地圖、網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航和網(wǎng)絡(luò)拓展，下文將對(duì)這三個(gè)方面作簡(jiǎn)單介紹。

3.1網(wǎng)絡(luò)地圖

網(wǎng)絡(luò)地圖的核心功能是獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特別是群落結(jié)構(gòu)的劃分。上文已述，通訊網(wǎng)絡(luò)是典型的復(fù)雜無尺度網(wǎng)絡(luò)，群落結(jié)構(gòu)是通訊網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)特征。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，有些節(jié)點(diǎn)屬于一個(gè)緊密連接的群落，有些是孤立節(jié)點(diǎn)，而有些節(jié)點(diǎn)那么成為連接不同集群的集散節(jié)點(diǎn)，處于網(wǎng)絡(luò)不同位置的節(jié)點(diǎn)具有不同的行為模式。網(wǎng)絡(luò)地圖的核心功能波及到兩個(gè)主要問題，一個(gè)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行群落劃分的算法，另外一個(gè)是評(píng)判劃分優(yōu)劣的規(guī)范。群落劃分的傳統(tǒng)辦法包括譜劃分法、層次聚類法和GN法(GirvanandNewman，2022)[4]，另外還有Zhou(2022)[3]，Wu&Huberman(2022)[5]，Reichardt&Bornholdt(2022)[6]提出的辦法等等。網(wǎng)絡(luò)地圖功能起到了網(wǎng)絡(luò)世界中GPS定位系統(tǒng)的作用，通過使用該功能，每個(gè)應(yīng)用者都可以看到自己在通訊網(wǎng)絡(luò)中的具體位置，群落的劃分為網(wǎng)絡(luò)世界中新商業(yè)模式的推廣提供了更加細(xì)分的市場(chǎng)根底，網(wǎng)絡(luò)地圖同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航和網(wǎng)絡(luò)拓展的根底。

3.2網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航

Milgram的“六度別離〞試驗(yàn)表明了社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要性質(zhì)：第一，網(wǎng)絡(luò)捷徑的存在性，即大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的“小世界特性〞;第二，在網(wǎng)絡(luò)全局信息不足的情況下，網(wǎng)絡(luò)用戶僅僅利用部分信息就可以找到網(wǎng)絡(luò)捷徑。前一個(gè)性質(zhì)是“六度別離〞試驗(yàn)最直觀的結(jié)果，并且已有很多模型對(duì)其進(jìn)行了表明，對(duì)后一個(gè)性質(zhì)那么仍然存在很多的問題有待研究，網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航就是針對(duì)這一性質(zhì)的功能模塊。網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航波及到兩個(gè)問題：第一，根據(jù)部分信息，搜索從起始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最正確路徑(M.E.J.Newman，2022)[7];第二，在路徑搜索算法已經(jīng)確定的情況下，評(píng)估適應(yīng)該算法的最正確網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(J.M.Kleinberg，2000)[8]。通訊網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航的應(yīng)用可以有很多，比方通過網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航我們選擇一個(gè)最正確的方式和一個(gè)新節(jié)點(diǎn)建立聯(lián)系，所以網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航是網(wǎng)絡(luò)拓展應(yīng)用的根底。

3.3網(wǎng)絡(luò)拓展網(wǎng)絡(luò)拓展是下一代通訊工具的核心功能，其建立在網(wǎng)絡(luò)地圖和網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航根底之上，通過使用該功能，個(gè)人可以有意識(shí)的拓展和管理自身的交際網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)現(xiàn)該功能模塊的同時(shí)，顯示的互聯(lián)規(guī)范是必不可少的，該規(guī)范應(yīng)該波及到通訊工具互聯(lián)方面的各種規(guī)那么。

4結(jié)論

經(jīng)過以上的分析得出結(jié)論，在現(xiàn)有通訊工具的幫忙下，中國(guó)人際交流的便利性得到了極大的提高，但