一文讀懂複雜網路與群體智慧
來自專欄複雜性科學
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導語
在複雜網路中，究竟是什麼使得群體同時具備了「愚蠢」與「智慧」的雙重人格呢？遊戲《信任的演化》（The Evolution of Trust）的姊妹篇《The Wisdom and/or Madness of Crowds》，為我們提供了研究人群的生動視角。
1.牛頓：我能計算天體運行軌道卻無法計算人性的瘋狂
提起艾薩克·牛頓，每個人的心中必定會湧現出那個被蘋果砸中而發現萬有引力定律的少年形象，毫無疑問，牛頓是「聰明」的代名詞。我們會理所應當地認為，既然牛頓同學如此聰明，數學天賦遠超旁人（微積分的共同發明者），那他在一向以高深數學技巧為工具的金融投資領域一定會如魚得水，賺得盆滿缽盈，成為人人追捧的投資教父。但我們印象中的牛頓好像並沒有這樣一個光輝的頭銜，是什麼阻止了他成為投資大鱷？
簡而言之，1720年爆發的南海岸泡沫事件為牛頓同學的投資教父之路畫上了句號。作為歐洲早期著名的「三大經濟泡沫」之一，南海岸泡沫事件引發的全國性投機狂潮讓牛頓同學損失了460萬美元（以現價計），無數投資者損失慘重，甚至最終導致了政權更迭。
血本無歸之後，牛頓仰天長嘆：「我能計算出天體運行的軌道，但無法計算人性的瘋狂。」
南海岸泡沫事件是典型的由群體性瘋狂導致的經濟災難，投機心理使得每個人都失去了理智，群體表現出難以控制的癲狂狀態。歷史上這樣的現象，在機構甚至是整個民主國家中都時有發生，如果不及時干預，其後果往往是災難性的。
2.如何從遊戲視角切入群體人格？
但這些瘋狂而愚蠢的行為，並不是我們所看到的人群行為特徵的全部，「智慧」同樣是群體行為的重要特徵。抗震救災時的群策群力、推進複雜工程時的集體公關無不體現著群體智慧的強大力量。
那麼，究竟是什麼使得群體同時具備了「愚蠢」與「智慧」的雙重人格？現有的理論都不足以給出令人信服的解釋，但是網路科學卻可能為理解這一現象提供強有力的工具。作為一種日益興起的科學領域，網路科學告訴我們，要想理解群體，我們的關注點不應局限於個人，人與人之間的聯繫才是重中之重。遊戲《The Wisdom and/or madness of crowds》為我們提供了研究人群「雙重人格」的生動視角。這款遊戲是此前流行的《信任的演化》的續篇。遊戲傳送門：https://ncase.me/crowds/3.構建一個社交網路
對於人類而言，結交朋友在社交生活中不可或缺，通過語言交流、郵件、微信等通訊方式，我們可以與陌生的人成為朋友，建立聯繫。如果你交友甚廣，久而久之，你會發現這些聯繫數量龐大，十分複雜，像一張大網。這樣的交友過程可以方便地用網路科學語言進行描述：
網路中的每個人都是一個節點，如果兩個人是朋友關係，那麼他們就建立聯繫，我們就用一條連邊連接這兩個節點。以此類推，當所有的聯繫都加入之後，我們就得到了一個社交網路。當然，如果與一個朋友失去了聯繫，我們也可以將與他的連邊刪去。
其實，我們與他人成為朋友、建立自己社交網路的目的，並不只是為了畫出漂亮的網路可視化圖片（推薦Gephi軟體來創建一張你自己的社交網路圖），而是希望周圍的朋友能帶給我們積極向上的影響。因此，很多實際問題我們都非常關心，比如，朋友中有多大的比例是酒鬼？很顯然，如果你與一群酒鬼成為朋友，他們不是正在喝酒，就是準備去喝酒，耳濡目染，你成為一名酒鬼的可能性將急劇上升。
https://gephi.org/
一個很簡單的方法是直接統計你的朋友中酗酒者的人數，就可以得到你想要的酒鬼比例。下圖是一個具體的例子，通過添加與刪除連邊，朋友中酒鬼的比例將會隨之改變。
4.社交網路可能會蒙蔽我們的眼睛
雖然上述的方法很簡單，但是一個隱含的問題可能被我們忽略：在社交網路中，這樣做真的準確嗎？換句話說，通過上面的方法統計得出的酒鬼比例真的符合真實情況嗎？
1991年的一項研究[1]表明，「幾乎所有大學生都認為，他們大多數的朋友都是酒鬼」，這顯然與我們的經驗大相徑庭。但是，是什麼導致了這一與常理相悖的結論？為了找出答案，我們仍然從在社交網路中添加連邊的簡單操作開始。開始時，網路中不含任何連邊，所有人都剛剛進入一個新的生活環境，但這些人中有些人很特殊——嗜酒如命，不過這些酒鬼的數量並不多，只佔總人數的33.33%。現在，我們開始為這些節點加上連邊，人們開始建立朋友關係，但是，與之前不同，我們有一個目標，那就是要通過添加連邊使得所有人的朋友中，酒鬼所佔的比例不低於50%。
通過一些嘗試，我們很快可以找到一種添加連邊的方法（比如下圖），這使得每個人的朋友中，酒鬼的比例都佔了一半（交友不慎的典型案例）。如果你自己身處這個社交網路中，那麼隨便詢問一個朋友，他都會說「我真倒霉，身邊的朋友大多數都是酒鬼」，你是不是會認為這個社交網路中真的有一半的人是酒鬼？如果你真的這樣想，那麼我們的目的達到了：你已經開始相信，酗酒文化已經發展到了令人髮指的程度。
我們剛剛利用建立連邊的方式製造了大多數人都是酒鬼的假象，這種認知上的偏差被研究人員稱為「多數錯覺」（Majority Illusion,[2]），是由個體在缺少全局信息的情況下，通過社交網路的有限信息進行決策時導致的，這也解釋了為什麼很多人認為他們自己的政治觀點是大多數人的共識。社交網路的網路結構在其中起到了關鍵作用（友誼悖論Friendship
paradox是另一個典型的例子[3]）。5.「信息級聯」：信息在網路中的快速傳播
社交網路的特殊結構導致了「酒鬼假象」的出現，而現實生活中，如果我們的同學大多數都是酒鬼，那麼我們也很有可能酗酒，這一現象反映了社交網路上另一個重要的現象——信息的傳播。實際上，當我們從某些朋友那裡聽到某個「重磅消息」時，我們很有可能把這個消息告訴其他朋友。這一行為表明，人們並不只是被動地接收他人的思想和行為影響，也會積極地傳播它們。那麼，網路科學是如何描述「傳播」行為的呢？
以謠言的傳播為例，在社交網路中，謠言的傳播是以謠言源頭為開始，沿著連邊對其相鄰節點的「感染」過程，這裡的感染是指該節點接收到了謠言，並且作為新的源頭將謠言繼續傳遞。但實際上，傳播（contagion）是一個中性詞，大量統計數據表明，抽煙、幸福指數、投票傾向甚至自殺[4]以及大規模槍擊[5]等都具有「傳播性」。
我們將類似謠言傳播的消息的瘋狂傳播過程稱為「信息級聯」，1720年的南海岸泡沫以及2008年世界經濟危機都屬於這樣的級聯過程。
6.「複雜傳播」：群體「愚蠢」與「智慧」的來源
但仔細思考後，上述的謠言傳播過程可能與實際情況不符，例如，如果「重磅消息」只來源你的一個朋友，而其他朋友卻對此並不知情，那麼這條消息對你的影響可能很小，你把這條消息繼續傳播的可能性同樣不高。換言之，人們通常在多次接觸消息源之後才會被「感染」，成為新的消息源。網路科學中，這一傳播特徵被稱為「複雜傳播」。
仍然以謠言的傳播為例，在其從消息源沿著連邊傳播的基本行為不變的前提下，我們加入「傳播閾值」的限制，即只有當某一結點的所有相鄰節點中，被感染的節點比例不低於50%時，該節點才能被感染。直觀來說，只有當朋友中超過一半的人都跟你講了這一條謠言，你才會接收這條謠言並成為傳播者。加入這條規則後，我們會發現，對於下圖的社交網路，謠言不能感染網路中的所有人，對於那些朋友中只有少數感染者的人來說，他們並不會接收謠言並成為傳播者。但是，如果適當添加連邊，提高朋友中感染者的比例，謠言就可以散布到網路中的所有個體。「傳播閾值」是「複雜傳播」與病毒擴散式的簡單傳播的主要區別，較好的反映了個體在感知謠言時的行為特徵。
事實上，如果我們仔細思考，會很快發現，對於病毒式的簡單傳播而言，只要網路中不存在與其他任何節點都無連邊的孤立點（我們稱這樣的網路是連通的），那麼信息一定會擴散到網路中的每一個節點，連邊的數量只會影響信息傳播的速度。但對於「複雜傳播」則是完全不同的情況。
由於「傳播閾值」的存在，儘管在節點之間添加連邊可以增加周圍傳播者的數量，但如果連邊過多，卻可能稀釋傳播者的數量比例，甚至低於「傳播閾值」，阻斷信息的進一步傳播。因此，我們可以看到，對於簡單傳播而言，增加連邊有助於信息的傳播，但對於「複雜傳播」而言，增加連邊數量卻可能阻斷信息的傳播。7.設計智慧：「內聚」與「橋接」的平衡
我們為什麼要關注信息在社交網路中的傳播能力呢？對於像謠言那樣的負面信息，我們自然希望它的傳播能力很小，限制在有限的小範圍內，使其負面效應儘可能小，避免「群體愚蠢」的出現；而對於積極的正面信息，如志願行為的傳播，則需要鼓勵與提倡，從而推動「群體智慧」。而通過之前的分析，我們可以看到，網路結構的設計對於信息的傳播具有決定性作用，通過改變連邊的數量以及節點的連接方式就能夠改變信息傳播的能力，那麼，如何才能設計一個具有「群體智慧」的社交網路呢？我們從歷史上的一個悲劇來切入。
通過之前的討論與實踐，具有「群體智慧」的社交網路在結構上具有某些共同點，我們這裡歸納為兩方面：「內聚」與「橋接」的合理分配。
「內聚」意味著連邊的數量能夠保證信息在人數相對較少的組內進行擴散，又不會出現連邊數量過大的情況，導致外部信息無法傳入。這時網路形成了內外通暢的良好結構，信息可以順利傳入、在內部擴散。在完成小組內部的網路結構後，我們需要進一步考慮不同小組之間的連邊設計，這就是「橋接」的含義。「橋接」能夠打破小組由於與外界孤立而形成的回聲效應。同樣的，橋接也存在一個合理的連邊數量，使得信息在由多個小組組成的社交網路中暢通地傳播。綜合這兩個設計原則，我們就能夠設計出能夠讓積極信息順利傳播的社交網路，實現「群體智慧」。
遊戲進行到現在，你已經具備了設計合理結構社交網路的能力，「內聚」與「橋接」的合理調配將使社交網路表現出強大「群體智慧」。網路科學中，將具有合理「內聚」與「橋接」連邊數量的網路稱為「小世界網路」。實證研究表明，神經元的連接、集體創造力的培養、問題的解決等均可由小世界網路描述，可能正是小世界網路內在結構的和諧讓我們看到了「群體智慧」的光芒。
8.小結：在群體中擔負起自己的責任
回到我們的主題，網路科學告訴我們，理解人群「愚蠢」與「智慧」的雙重人格需要從聯繫的角度入手。我們首先要做的，是刪繁就簡，隱去每個人之間相貌與性格的差異，將參與社交行為的人抽象為一個個節點，根據他們之間是否存在朋友關係建立連邊，從而得到結構明確的社交網路。信息可以通過「級聯」的方式網路中傳播，但並不是所有信息都會像病毒那樣傳播，志願行動、投票等信息的傳播更為「複雜」，對於網路的結構具有很高的要求。
為了讓這些需要「複雜傳播」的信息儘可能多的傳播給社交網路中的人，我們需要在網路結構的設計中找到一個平衡點，使得每個小組內部互聯而不封閉，小組之間互相開放，也就是「內聚」與「橋接」的合理權衡。我們將滿足這一設計準則的網路稱為「小世界網路」，其廣泛存在於神經元連接、問題的解決等群體協作的形式中，為「群體智慧」的出現奠定了基礎。從讓牛頓爵士損失慘重的南海岸泡沫到 NASA 的荒唐決策，群體的「愚蠢」似乎不應歸咎於個人，社交網路的結構才是罪魁禍首。但是，這並不意味著個人的責任不再重要，因為我們的交友以及對信息的判斷決定了社交網路是「智慧」的還是「愚蠢的」。對於每個人來說，對來自朋友的信息多一分理性的判斷，不盲目傳播那些未經權威證實或者經不起推敲的消息；適當調整我們的交友原則，與懷有不同價值觀、文化背景甚至政治立場的人建立聯繫，而不是只與「志同道合」者成為朋友。當我們有意識地做出改變，我們會發現許多有趣的人與事，我們對於周圍世界的認識會漸漸豐富，獲取的信息也將變得積極而有意義。
儘管創建一個具有「智慧」的群體需要相當的精力，但是當群體內外通暢、溝通能夠無障礙地進行時，所有付出的努力都是有價值的，因為當一個群體具有智慧時，受益的將是屬於這個群體的每一個人。
注釋：[1]Biases in the perception of drinking norms among college students.J S Baer, A Stacy, and M Larimer Journal of Studies on Alcohol 1991 52:6,580-586
[2]Lerman K, Yan X, Wu X-Z (2016) The "Majority Illusion" in Social Networks. PLoS ONE 11(2): e0147617. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0147617[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Friendship_paradox[4]Suicide contagion and the reporting of suicide: recommendations from a national workshop. United States Department of Health and Human Services May 1994MMWR. Recommendations and reports: Morbidity and mortality weekly report. Recommendations and reports / Centers for Disease Control 43(RR-6):9-17[5]Towers S, Gomez-Lievano A, Khan M, Mubayi A, Castillo-Chavez C (2015) Contagion in Mass Killings and School Shootings. PLoS ONE 10(7): e0117259. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117259[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Space_Shuttle_Challenger_disaster作者：王偉嘉
審校：谷偉偉
遊戲地址：https://ncase.me/crowds/
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