協調動力學：樂隊如何奏出和諧音樂？| 複雜性文摘6篇

本期編譯：陳孟園

本期校對：集智小仙女

部分來源：複雜性文摘（Complexity https://comdig.unam.mx/

1.協調動力學：樂隊如何奏出和諧音樂？

社會協調（social coordination）狀態是分裂還是統一，關鍵在於多樣性

題目：Critical diversity: Divided or united states of social coordination

地址：http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0193843

關於協調性（Coordination）的知識，目前大部分來自於對簡單二元系統或者包含大量組件的系統的研究。實際上不同系統之間的協調性存在巨大差距，很少有研究者能基於經驗或者相關理論去解釋這種巨大差距。

實驗裝置：8位參與者看不到彼此，他們根據 LED 燈的指令，敲擊觸摸板

作者 Zhang M 等人用一種新方法來研究中等規模的合奏團體的協調動力學，試圖確定系統內各元素之間相互作用的關鍵機制。作者研究了8人小組合奏的節奏協調性，通過控制演奏者動作頻率的多樣性，發現多樣性的數量變化，會導致協調性發生質的變化。

多樣性是區分群體內分裂和統一的重要變數。 演奏者的基調和演奏者彼此之間多頻率的協調，使得大團體內彼此隔離的個體之間也能交流，並且不會破壞整體秩序。

頻率多樣性有助於保持整體秩序穩定

註：8位參與者以不同的聲音頻率合奏。到 A1 時，有6種聲音兩兩成組。A2 處雖然發生擾動，但很快恢復到了與 A1 類似的狀態（A3）。

對影響協調性關鍵因素的研究，在過去看來是非常複雜、混亂而難以研究的。但是本文的研究揭示了合奏中保證協調性的關鍵因素——多樣性的數量，這會啟發以後對協調性關鍵因素的研究。

2.像植物一樣越長越高：仿生運動機器人

「生長機器人」（Growing Robots）：從細胞機器人到仿植物運動機器人的歷史演變

題目：Toward Growing Robots: A Historical Evolution from Cellular to Plant-Inspired Robotics

地址：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2018.00016/full

文章首次給出「生長機器人」（Growing Robot）的定義：一類通過增加自身的材料來模仿生物生長的機器人。儘管「生長機器人」這個術語非常新穎，但在工程學和機器人領域，形態進化的概念已經被廣泛應用。

事實上，如何再現生命系統的形成過程，一直吸引著眾多科學家和工程師。構建出僅僅靠自身形態和控制方式就能適應所處環境的人工系統，將有利於人們探索陸地和空間、檢測害或危險環境。多年來，人們提出了不同的方法來解決人工系統的形態適應問題，如自組裝、自我重構、3D 虛擬生物演化、植物仿生等方法。

從自複製自動機概念的提出，到植物仿生機器人取得的成就，文章回顧了生長機器人的主要里程碑。要想創造出自複製自動機，仍要面對很多挑戰。生長機器人是一種解決方案。

該文還討論了機器人生長功能的選擇，並根據基本單位的不同，將其劃分為分子機器人、細胞機器人、仿生機器人。最後，文章概述了生長機器人的歷史，討論了如果要讓成長機器人的仿生更加真實，未來會遇到的困難。

可以延伸生長的軟體機器人

3.社交媒體在物理空間的擴散和擾動

社交媒體的空間擴散和擾動

題目：Spatial diffusion and churn of social media

地址：https://arxiv.org/abs/1804.01349

在數字時代，創新的思想、產品或服務之所以能夠在社交網路上持續傳播，主要原因是有電子郵件或者社交媒體等通訊平台的存在。在這種背景下，本文關注到社會信息擴散中一個有趣的問題：物理空間在擴散過程中起什麼樣的作用 ？

更進一步思考，地理因素如何影響產品在社交網路中的傳播？在本文中，作者利用一個來自匈牙利社交媒體產品 OSN 的數據集，揭示了在物理空間中，數字產品用戶增長和用戶流失的新特徵。?

OSN 生命周期中新註冊用戶的變化，紅色表示早期用戶

「在線社交網路 OSN」成立於2002年，十年後在和國際社交媒體平台的競爭中失敗。作者通過研究發現，OSN 早期用戶群的流失速度很快。同時個體更傾向於跟隨周圍朋友離開，但很少受關係較遠、親密度低的聯繫人的影響。

用戶流失的對其他用戶的擾動效應，隨距離增加而減弱

在文章中，作者用基於 Agent 的 Bass 擴散模型描述新產品信息是如何在用戶之間擴散開來的。作者認識到這個擴散模型在空間上存在有一定的局限性，因此在文中指出了模型的修正方向，提出了空間擴散模型。該空間擴散模型考慮的主要因素，是產品生命周期、擴散概率隨距離衰減的函數。

OSN 前期的用戶擴散

4.平民化的數據科學：人人參與，人人獲益

平民化的數據科學對複雜系統研究的社會價值

題目：Citizen Data Science for Social Good in Complex Systems

地址：http://indecs.eu/index.php?s=x&y=2018&p=88-91

現如今，大量公開的數據、複雜的機器學習演算法和民眾參與數據科學的意願，三者都在蓬勃發展。這種現象為數據科學的發展提供了新的機會，也為如何合理使用數據資源創造社會福利提供了有力的支持。在本文中，作者表達了對數據科學平民化的支持態度。他認為隨著數據時代的發展，大數據分析將更加平民化，甚至人人都可以做。

作者 Soumya Banerjee 介紹了他參與的數據科學項目，這些項目對人類生活的各個領域以及整個社會的發展都產生了有益影響。因此作者認為，數據科學往平民化方向發展，也將為複雜系統研究帶來巨大幫助。社會是一個複雜的系統，從社交網路到城鄉交通系統，還有城市、經濟市場、金融市場，都是複雜系統，它們與我們生活工作息息相關。了解這些複雜系統，有助於解決饑荒、全球危機、貧窮、氣候變化、可持續發展、人口等問題。

大數據的普及與數據科學的發展，將使得人類具有空前的計算能力和集體智慧，從而得以應對貧窮、疾病、飢餓和發展的挑戰。

5.採用多元策略，獲得最優發展

多元策略：在相關產品網路和相關研究領域網路的應用

題目：Optimal diversification strategies in the networks of related products and of related research areas

地址：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03740-9

國家或者城市這樣的經濟體，會經常參與到與其經濟活動相關的其他經濟活動中，並在經濟活動網路中形成較強的關係紐帶。這種選擇方式使得經濟活動之間形成依賴關係，但往往限制經濟活動的多樣性，使得國家和城市的經濟活動趨於單一，扼殺了其他經濟活動的發展。

保證經濟活動的多樣性在經濟發展中也很重要。實施多元策略能夠最好地平衡相關和不相關活動的發展。

相關產品的網路：即有近鄰依賴，又有長程相關，經濟才能最優發展。

作者Aamena Alshamsi等人在文章中介紹了一種實施多元策略的演算法。該演算法能夠確定各個時刻應當開展何種經濟活動，從而使國家和城市的經濟最優發展。?

文章發現，使經濟目標儘快多元化的策略，針對的是那些在狹窄且具體的時間窗口內的、高度關聯的經濟活動。作者發現本文所建議的策略，和真實世界裡各國出口多樣化策略、研究領域多樣化的策略相比，非常接近。這些發現增加了人們對經濟多樣化的理解，也讓人們對網路傳播方式的普遍性有了更深理解。

相關研究領域的網路

6.從複雜經濟學的視角，看新興經濟體的轉型

以巴拉圭為例，用多種標準分析新興經濟體經濟的複雜性轉型

題目：Multi-criteria analysis of economic complexity transition in emerging economies: The case of Paraguay

地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038012117300289?via%3Dihub

巴拉圭是南美洲中部的一個內陸國家。與許多新興經濟體一樣，巴拉圭經濟的生產結構並不複雜，國家發展在很大程度上依賴於一些低附加值的上游產業，如農業和牧業。這些生產活動在經濟和社會效益方面的回報，低於其他的生產活動，並且技術含量低，無法積累生產能力。

在本文中，作者 Arturo González 等人提出了一個方法，用來確定各生產部門，生產哪些促進生產能力積累的產品，從而達到促進國家發展的目的。

文章指導問題是：應當促進哪些生產部門向更複雜的方向過渡，從而促進巴拉圭的經濟發展？ 為了回答這個問題, 作者使用了經濟複雜性理論中的概念來識別新產品，並根據產品空間方法進行聚類以識別某些潛在產品，並使用層次分析法分析了多個評價標準的效用。

產品空間，用來描述某個現有產品所體現的價值與理想產品的接近程度

層次分析法，是一種定性和定量相結合的、系統化、層次化的分析方法

在該篇的研究中, 作者提出的方法有助於理解經濟複雜性，同時促進了層次分析法的發展。 通過將經濟複雜性與多重層次分析方法相結合, 文章處理了多種並列的標準，這些標準在不同的國家之間是有差別的，應當根據國家制定的經濟結構調整措施的優先次序，對標準加以調整。

作者的研究表明，將多個評價標準結合是有益的，就巴拉圭而言，它有助於國家確定關鍵的生產部門——如果決策者能夠推動這些部門的發展，經濟結構將由簡單向複雜過渡，社會生產能力也能得到積累，從而促進國家的經濟發展。

?產品網路空間

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