第15链 一张没有蜘蛛的网

遮盖细节可以提高我们的感知和观察能力。我们隐藏了所有的细节，通过只观察节点和链接，更好地观察复杂性的架构；通过拉开与具体细节之间的距离，了解这些复杂系统背后的通用组织原则。遮盖揭示了支配网状世界演化的根本法则，帮助我们理解这个错综复杂的架构如何影响从民主制度到癌症治疗的所有一切。

网络研究的冒险之旅

1998年3月，我做了一件不同寻常的事，邀请雷卡·阿尔伯特共进午餐。那时候，雷卡硕士阶段的学习刚开始一年半，不过她发表的论文已经足够获得博士学位了。她的一篇关于颗粒介质和沙堡的论文被《自然》杂志和《科学报道》杂志作为封面文章刊登，而且她当时正在进行的研究项目前景也很好。午餐的目的看起来有些无厘头：我想说服她放弃她擅长且进展良好的研究，开始一个完全不同的研究。我向她讲述了我研究网络的梦想。

1994年的秋天，我刚刚获得理论物理学博士学位，到IBM托马斯·沃森研究中心做博士后。沃森研究中心是IBM公司的象牙塔，位于纽约州约克镇。在那里工作四个月后，或许是受那里的氛围影响，我从图书馆里借阅了一本关于计算机科学的大众读物，并在圣诞假期内读完了。随着我渐渐沉浸于书中的算法、图论和布尔逻辑，我开始感觉到，我们关于网络的一般知识是如此之少。我阅读的所有内容告诉我，曼哈顿人行道下面铺设的数百万条电线、电话线和网络电缆，形成了一个随机网络。我对此思考得越多，就越坚信，一定有某种组织原则在支配着我们身边这些复杂网络。怀着找出证明秩序存在依据的梦想，我开始研究网络理论，从埃尔德什和莱利的经典研究成果开始。1995年秋，在我离开IBM到圣母大学物理系任教之前，我投出了第一篇关于复杂网络的研究论文。

在圣母大学，我尝试联系了多家搜索引擎公司，希望能够获得关于万维网拓扑的数据，最终都无功而返。迫于论文发表和经费申请方面的压力，我渐渐放弃了网络研究，转向风险较小的传统研究。然而，1998年年初，我做好了准备，开始重新思考节点和链接的问题。现在，我正在劝说我最优秀的一位学生，让她放弃正在做的事情，和我一起开启这趟冒险之旅。那时候，我实在没有什么可以鼓励她的。我只能告诉她，我唯一一篇关于网络的论文被四个学术期刊拒绝，一直没有发表。我告诉她，如果加入到网络研究中，就意味着她现在取得的成功宣告结束了。但我同时还告诉她，有时候我们是得做好准备去冒点风险。在我看来，网络值得我们冒这个风险。

在1994年，甚至在1998年年初，没有人能预料到接下来几年里会有这么多的发现涌现出来，彻底改变我们对这个互联互通世界的看法。和雷卡共进午餐时，我刚开始进行网络研究，还无法告诉她关于小世界的事情。哪怕是在我大胆的梦想中，我也想象不出幂律或者无尺度网络。我同样无法谈论与对故障和攻击的容忍性相关的事，因为这些事情在那时候的网络研究中还不存在。实际上，我当时能告诉她的所有值得研究的问题，后来都被证明是没有根据的或者根本无关紧要。

是郑浩雄的网络机器人让我们跳出了现有的思维框架进行思考。郑浩雄在1998年8月以博士后研究人员的身份加入到我的研究小组，那时候我和阿尔伯特已经开始网络研究五个月了。他那时刚从韩国著名的汉城国立大学毕业，对计算机非常着迷，拥有丰富的计算机知识。有一天，我们讨论到深夜，我随口问他是否能够设计一个网络机器人绘制出万维网的地图。他当时没有应承。但一个月后，他设计的网络机器人就开始忙碌着获取万维网的节点和链接了。那时候，我们对经典的随机图或随机网络方面的文献已经很熟悉了。因此，网络机器人揭示的幂律让我们立即认识到，这大大偏离了我们当时知道的所有关于网络的知识。不过，在建立了无尺度模型之后，我们才开始完全理解真实万维网和埃尔德什-莱利的随机宇宙有多么大的不同。

今天我们知道了，虽然真实网络并不像埃尔德什和莱利所预言的那么随机，但偶然性和随机性的确在网络构建中发挥着重要作用。真实网络不是静态的，但最近之前的所有图理论模型却都是静态的。相反，生长在网络拓扑形成中起着关键作用。真实的网络不像星形网络那么中心化，而是具有多个等级的枢纽节点，这些枢纽节点将网络连在一起。高度连通的节点之后紧跟着一些连接度稍低的节点，他们身后尾随着数十个再小一些的节点。蜘蛛网的中央没有用来控制和监测每条链接和每个节点的枢纽节点。删除任何一个节点都不会造成网络坍塌。无尺度网络是一张没有蜘蛛的网络。

链接洞察

没有蜘蛛存在，网络背后也没有精心的设计。真实网络是自组织的。这些网络为我们提供了生动的实例，让我们看到数百万节点和链接的独立行动如何形成惊人的涌现行为。这种没有蜘蛛的无尺度拓扑是网络演化的必然结果。自然界每次创造新网络时，都无法摆脱自然法则的约束，新创造出的网络和先前的网络具备同样的基本结构特征。支配复杂网络涌现的法则非常健壮，这是无尺度拓扑无处不在的原因。这些法则可以描述各种各样非常不同的系统，如语言网络、细胞内蛋白质间的链接、人和人之间的性关系、计算机芯片的布线图、细胞的新陈代谢、互联网、好莱坞网络、万维网、科学家之间的共同署名关系、经济系统背后精巧的合作网络，举不胜举。

网络理论，描述互联互通世界的新语言

一门新科学的诞生，最迷人的地方是其创造的新语言使我们可以方便地交流思想、探讨问题，而这些是新语言产生之前很难做到的。网络理论的复兴为我们描述互联互通的世界提供了新语言。社会中的连接者、好莱坞的明星、生态系统中的关键物种，忽然之间就联系到了一起：它们都是各自网络中的枢纽节点，在各自的环境中发挥着重要作用。网络思维随时可能渗入到人类活动的所有领域以及大多数的研究领域。网络不仅仅是一种有用的视角或工具。它天生就是大多数复杂系统的构造形式，节点和链接深深融入到理解互联宇宙的所有方法中。

证明这一新语言无处不在的惊人例子，在2001年9月11日后显现出来了，当时网络获得了大多数人此前所不熟悉的意义。导致“9·11”惨剧的大多数因素都从网络角度得到了完美印证。“9·11”袭击的肇事者是基地组织的恐怖分子网络，这不是一星期就能建起来的。受宗教信仰以及对现有社会政治秩序不满的驱使，成千上万的人在几年内被吸引加入到这个极端组织中。这个网络每次增加一个节点，具有无蜘蛛网络的所有特性。实际上，基地组织没有成为由某个中心领导者控制一切的星形网络，也没有成为树形结构——这种结构可以描述军事机构和20世纪公司的指令链。相反，基地组织的网络演变成了自组织的、无蜘蛛的网络，网络中不同等级的枢纽节点将整个组织联系在一起。

“9·11”事件后，管理咨询师瓦尔迪斯·克雷布斯（Valdis Krebs）绘制了一幅关系地图，描绘了此次袭击事件中4架飞机上的19名劫机者以及官方认定的与劫机者有联系的15人之间的关系。克雷布斯以前就经常利用网络理论分析企业之间的关系。他仔细地输入了这34人之间公布于众的关系，并且依据关系的亲疏程度给每条链接赋予了权重。对于任何想理解这个恐怖组织内部工作机理的人而言，克雷布斯绘制的这幅图都具有启示作用。熟悉真实网络形态的人看到这幅图一点也不会觉得奇怪。此次袭击的传说中的策划者，穆罕默德·阿塔（Mohamed Atta）的确是拥有链接最多的节点。不过，他也只与23个节点中的16个节点有直接联系。紧随他的是马尔瓦·沃西（Marwan Al-Shehhi），他拥有14个链接。沿着这个列表往下看，会看到很多链接数很少的节点，他们是该组织的外围人员。

这幅图还显示了，虽然阿塔处于中心位置，但拿掉他并不能让这个组织瘫痪。其他枢纽节点依然能将网络维持在一起，在阿塔不参与的情况下也可以实施袭击。很多人认为，“9·11”事件肇事者之间的结构特征也刻画了整个恐怖分子组织的结构。由于具有分布式的自组织拓扑，基地组织极为分散，每个节点可以自给自足，即使是去除了奥萨马·本·拉丹以及他的亲信，也可能无法根除基地组织的威胁。这个恐怖分子网络是一个没有真正蜘蛛的网络。

如今，世界上最危险的组织，从基地组织到哥伦比亚贩毒集团，都不是等级森严的军事组织，而是自组织恐怖网络。由于它们之中没有我们熟悉的组织和秩序标志，我们将其称为“非正规军”。不过，如果这样称呼它们，就等于又将复杂性和随机性等同看待了。现实中，恐怖分子网络遵循着严格的规则，这些规则决定着其拓扑、结构以及功能。它们利用了自组织网络的所有自然优势，包括灵活性和容忍内部故障的能力。对我们而言，最大的敌人或许不是来自恐怖组织，而是源于我们对这种新秩序的不熟悉，以及缺乏有效的语言来表述我们的经验。

当然，针对基地组织的战斗最终会取得胜利。获胜的途径，或是去除足够多的枢纽节点使网络到达分崩离析的临界点；或是切断其资源供应，促使其内部发生级联故障。然而，基地组织的崩溃并不意味着反恐战争的结束。具有相似观念和意识形态的其他网络无疑会取代基地组织的位置。恐怖分子网络并不是本·拉丹和他的副手发明的。他们只是利用了伊斯兰好战分子的愤怒，并充分利用了自组织法则。如果我们想彻底赢得这场战争，唯一的希望是从促使恐怖分子网络生长的社会、经济、政治根源处出发，使那里的人们有机会融入到更具建设性、更有意义的网络中。无论我们多么善于打赢网络战争，只要我们无法抑制对链接的渴望——即形成恐怖自组织网络的前提条件，网络战争就永远不会结束。

开启复杂性科学的世纪

1995年6月23日，《纽约时报》的封面上刊登了拥有百年历史的德国国会大厦的巨幅照片。当时，德国已经统一5年了，位于波恩的联邦德国国会投票决定重新将柏林定为德国首都也差不多过去4年了。然而，政治因素和全世界重新关注德国国会没有什么关系。之所以会有500万游客在接下来的两个星期内融入柏林，是因为没有任何一个游客有机会看过这个建筑的任何一角。德国国会大厦标志性的灰色墙面，一个世纪来德国喧嚣历史的见证者，都是游客们看不到的。这个权力的最高象征，从楼梯到旗杆，完全包裹在银色编织物中，成为一件不朽的艺术作品。1524米的蓝色绳子将超过9.29万平方米的聚丙烯织物连在一起，覆盖着这个建筑的每一个角落，成了我们这个时代最壮观的艺术景观。

这一作品的作者是生于保加利亚的艺术家克里斯托（Christo）和他的合作者法国艺术家珍妮·克劳德（Jeanne-Claude）。他们的不朽作品还包括《包裹新桥》（Wrapped Pont Neuf）——用黄色帷幔覆盖了著名的巴黎桥；宏伟的《被环绕群岛》（Surrounded Islands）——用55.7万平方米的粉红色布料将佛罗里达州迈阿密市比斯坎湾的11座岛屿围了起来。从很多方面看，《包裹着的德国国会大厦》（Wrapped Reichstag）都是他们几十年包装艺术的顶点。然而，如果只将这两位艺术家视为建筑、桥梁或其他对象的包装者，就过于简单化了。他们的作品蕴含了丰富的哲学意义：“通过遮盖获得启示。”他们的作品通过遮盖细节，使我们将注意力完全集中在外在形式上。这种包装锐化了我们的视野，使我们更善于感知和观察，将平凡的对象变成不朽的雕塑和建筑艺术。

从某种意义上讲，我们正是沿着克里斯托和珍妮·克劳德的思路观察世界的。为了观察细胞或人类社会这种复杂系统背后的网络，我们隐藏了所有的细节。通过只观察节点和链接，我们能够更好地观察复杂性的架构。通过拉开与具体细节之间的距离，我们得以了解这些复杂系统背后的通用组织原则。遮盖揭示了支配网状世界演化的根本法则，帮助我们理解这个错综复杂的架构如何影响从民主制度到癌症治疗的所有一切。

链接洞察

我们现在要走向哪里呢？答案很简单。我们必须揭开遮盖物。我们的目标是理解复杂性。为了做到这一点，必须跨越结构和拓扑，开始关注沿着链接进行的动态过程。网络只是复杂性的骨架，是使我们这个世界运转的高速公路。为了描述人类社会，我们必须弄清楚人们沿着社会网络的链接实际进行的动态交互。为了理解生命，我们必须观察沿着新陈代谢网络的链接发生的反应过程。为了理解互联网，我们必须在其错综复杂的链接上加上流量。为了理解生态系统中某些物种的消失，我们不得不承认某些生物比其他生物更容易被捕获。

在20世纪，我们竭尽全力去揭示和描述复杂系统的组成部分。我们试图理解自然的努力因碰到了天花板而难以突破，因为我们虽然了解了复杂系统的组成部分，却不知道如何将各个组成部分拼接起来。我们所面临的复杂问题，从通信系统到细胞生物学，都亟须新的框架。手头没有一幅地图就匆忙上路是不行的。幸运的是，正在进行着的网络革命已经提供了许多关键的地图。虽然前方还有很多未知的东西，但一个新世界的外形已然可辨，一个块大陆逐渐出现在我们的视野中。最重要的是，我们已经学到了绘制网络的法则，使我们在面临新复杂系统时总能绘制出新的地图。现在，我们需要按照这些地图去完成我们的旅行，逐个节点、逐条链接地将片段拼接起来，弄清楚各个片段间的相互动态作用。我们还有98年的时间来实现这一目标，将21世纪变成复杂性科学的世纪。