§2. Сетевые структуры в узком смысле как децентрализованные кооперативные системы. Плоские и объемные сети
Сетевое общество: его необходимость и возможные стратегии построения
В настоящей книге мы используем иное, более узкое определение понятия «сетевая структура», которое применялось примерно с 1980-х годов в литературе, в основном посвященной наукам о человеке и обществе (Thorelli, 1986; Powell, 1990; Castells, 1996, 2004; Börzel, 1998; Meulemann, 2008; Kahler, 2009). В соответствие с ней, далеко не все системы из соединенных связями элементов следует именовать «сетевыми структурами».
В сети отсутствует единый центр (лидер, доминант), и ее поведение является результатом кооперативных взаимодействий между элементами (узлами), среди которых могут быть несколько частичных лидеров с ограниченным воздействием на систему (рис. 1). Следует отметить, что всемирная паутина (World Wide Web) устроена во многом именно по данному организационному принципу. В настоящей работе термин «сетевая структура» будет употребляться в узком смысле, если не оговорено обратное.
Следует подчеркнуть, что хотя термин «сеть» («сетевая структура») получает распространение в научной литературе начиная с середины XX века, само понятие «сеть» восходит к глубокой древности. Причем, в культуре фигурировало как широкое, так и узкое истолкование понятия «сеть». Однако представляется, что понимание сети как децентрализованной системы ближе к первичному, буквальному значению этого слова, воплощенному, например, в рыболовной сети.
Имея перед глазами образ рыболовной сети, мы можем уже выделить некоторые важные характеристики сетевой структуры как научного междисциплинарного понятия:
- Сеть не имеет единого центра (она децентрализована): среди ячеек невода или трала невозможно найти центрального звена.
- Сеть представляет собой связную структуру. Порванная сеть, ячейки которой более не связаны нитями или канатами, уже не годится для ловли рыбы.
- Сеть характеризуется автомодельными (фрактальными) свойствами. Это означает, что часть сети также является сетью. Частью рыболовной снасти все еще можно поймать рыбу, пусть более мелкого размера. Иначе говоря, сеть представляет собой многоуровневую структуру: она состоит из более малых сетей и в свою очередь может быть частью еще более крупной сети.
В отсутствие центрального управляющего звена перед сетевыми структурами любой природы (технические, биологические, социальные) встает проблема координации действий ее звеньев (узлов). Важную координирующую роль в отсутствие лидера (босса) играет матрикс (матрица) сети, который может иметь как материальное (всякого рода коллективные сооружения), так и нематериальное (объединяющие нормы поведения, идеи) воплощение.
Матрикс в русскоязычной литературе представляет собой один из переводов английского (исходно греческого) слова matrix. Другим переводом, получившим более широкое распространение в культуре, является слово «матрица». Избрав в настоящей работе термин «матрикс», мы будем иметь в виду и альтернативный термин, особенно в связи с фильмом «Матрица», который представляет определенный интерес в данном контексте. Термин «матрикс» используется в специальной литературе по цитологии и микробиологии, где он обозначает своего рода подложку, которая скрепляет клетки в тканях многоклеточного организма или микробные клетки в составе «клеточных коллективов» (колоний, биопленок и др.) между собой.
Если клеточные сетевые структуры в мире живого базируются на матриксе как межклеточном биополимерном материале, децентрализованные неиерархические структуры животных (например, альянсы самцов дельфинов) — на совокупности конвенций, регламентирующих их общение, то в фундаменте сетевой структуры в человеческом социуме лежит сложный комплекс идей и ценностей. Это объединяющие всех индивидуальных и коллективных членов сети цели и представления о путях их достижения, общие морально-этические нормы и правила делового общения, а также всякого рода коллективное неявное знание (например, навыки работы с компьютерными программами в сетевых структурах компьютерных специалистов).
Опираясь на ряд классических работ и публикаций последних лет (Thorelli, 1986; Powell, 1990; Кастельс, 2000; Castells, 1996, 2004; Börzel, 1998; Чучкевич, 1999; Meulemann, 2008), мы будем сопоставлять сетевые структуры с:
- иерархическими (вертикальными) структурами, которые имеют единый управляющий центр (пейсмейкер). В мире биосистем и в человеческом обществе иерархические структуры основаны на отношениях доминирования-подчинения (субординации) между элементами с более высокими и более низкими рангами, в отличие от сетевых структур, в основе которых тенденция к уравниванию рангов и кооперация. Что касается человеческого социума, то иерархические структуры типичны для традиционных обществ (скажем, для отношений между сеньорами и вассалами в эпоху феодализма), а также для бюрократий, по образцу которых строятся и многие современные политические, культурные, научные институты.
- (квази)рыночными структурами, в которых конкуренция между элементами преобладает над кооперацией между ними. В основе рыночных систем заложены автономия элементов, обмен на эквивалентной основе и конкурентные отношения. Аналогично рыночным структурам человеческого общества, многие животные, в том числе рыбы, насекомые, ракообразные и др., формируют так называемые «анонимные стаи», «скопления», где они продолжают в большой мере вести себя независимо и скорее конкурируют, чем кооперируют друг с другом. Так, насекомые типа луговых кобылок формируют огромные анонимные стаи, известные как саранча. Помимо конкуренции, квазирынки в биосистемах могут включать в себя аналоги цепочек контрактов, сделок между поставщиками, перекупщиками, потребителями — так называемые метаболические цепи.
* Приставка «квази» возникает, когда мы применяем эту классификацию к биосистемам, техническим системам или тем фазам в развитии человеческого общества, когда рынка как такового нет, но аналогичные конкурентные отношения реализуются.
Таким образом, в структурном плане сетевая структура (сеть) в принятом в данной работе узком смысле не имеет централизованной иерархической структуры, а горизонтальные кооперативные отношения между узлами преобладают над отношениями доминирования-подчинения (характерными для иерархий) или взаимной конкуренции (присущими (квази)рынкам). Члены (узлы) сети оказывают взаимное влияние и имеют сходный социальный статус и ранг (в человеческом социуме или структурированных социумах животных – шимпанзе, дельфинов и др.). Однако, как указывалось выше – при определении сети в узком смысле – во многих сетевых структурах существуют частичные лидеры, т.е. узлы, способные в той или иной мере регулировать поведение других членов (узлов). Можно подразделить сетевые структуры на два подтипа:
1. Полностью плоская сеть отличается равной значимостью всех узлов и отсутствием даже частичных лидеров. Альтернативно, каждый может считать себя частичным лидером. Созданная в г. Вашингтон в 1960-е годы децентрализованная общинная структура Twin Oaks Intentional Community (Twin Oaks, 2014) первоначально включала в себя 36 членов и более 40 лидеров (лидер по кухне, лидер по гамакам и др.), так что некоторые члены общины совмещали несколько лидерских функций.
Подобная горизонтальная (или анархическая) структура реализуется в безлидерных (эквипотенциальных) стаях рыб или морских беспозвоночных: первой в движущейся стае плывет случайная особь, которая случайным образом заменяется другой особью (см. 1.4.5. ниже). Бесполезно искать постоянных лидеров и в большинстве микробных колоний, группах клеток в составе тканей многоклеточного организма. В человеческом обществе проекты полностью горизонтального социального устройства, упорно реализовавшиеся в различные эпохи истории, имели в лучшем случае лишь частичный, ограниченный, временный успех.
2. Объемные сетевые структуры с частичными лидерами, чьи функции ограничены определенной сферой деятельности или ситуацией. Такая сеть может иметь много частичных лидеров, но она не образует пирамиды с единой вершиной, типичной для централизованных иерархий. В первобытном человеческом обществе неиерархическая группа охотников-собирателей могла включать в себя несколько частичных лидеров с ограниченными компетенциями (шаманов, временных лидеров для переговоров с другими группами, наставников в охоте или рыболовстве и др.). Так, функции шамана сводились к врачеванию и организации магических ритуалов. Набор частичных лидеров характерен и для многих сетевых структур в современном человеческом обществе, включая описанную далее хираму (см. § 6). В сетевой структуре среди частичных лидеров часто выделяется один, который получает приоритетные права в какой-либо период времени или в какой-либо ситуации.
В «Русской доктрине», созданной в 2005 г. по инициативе Фонда «Русский предприниматель» под эгидой Центра динамического консерватизма, важное место в стратегии развития нашей страны отводится сетевым структурам, в том числе объемным: «Сетевые структуры могут быть „плоскими“, не имеющими одного стоящего сверху вождя. Их объединяет общая идея и общее мировоззрение. В переходном варианте появляется лидер, ставящий цели, но не обладающий бюрократическим правом казнить и миловать „ячейки сети“. Сеть сама исторгает из себя тех, кто не с нею. На более высоком уровне своего развития сеть становится объемной, из нее выделяются слои интеллектуалов, задающих цели, и финансистов, ассигнующих средства под целевые проекты» (Кобяков и др., 2005). Трансформация плоской сети в объемную по мере роста сетевой структуры описана на примерах международных сетевых структур, борющихся за соблюдение прав человека, в частности, за права заключенных, особенно «узников совести» (сетевая структура Amnesty International).
Аналогично, в социумах муравьев коллективная активность, например, закладка муравейника, начинается сразу в нескольких точках несколькими «проектными командами». Впоследствии вновь прибывающие на стройплощадку рабочие муравьи присоединяются к тем «командам», где работа и так идет наиболее успешно (Кипятков, 1991).
Понятно, что среди наиболее активных и богатых контактами узлов в конечном счете может выделиться один узел, приобретающий функции центрального лидера. Если эта функция выполняется им мимолетно, с передачей ее другим узлам при быстрой смене динамичной ситуации, то перед нами все еще сетевая структура, пусть и объемная. Однако тенденция возрастания степени централизации в объемных сетях вызывает потенциальную угрозу сетевому характеру структуры; по мере нарастания концентрации даже временной социальной власти в одном из узлов — у «проектного лидера» — вся структура угрожает превратиться в иерархию с несменяемым доминантом на вершине.
Отметим, что в сетевом грядущем обществе, описанном в книге «Нетократия…» (Бард, Зодерквист, 2004) фактически предусмотрено формирование объемных сетей, в которых выделяются достаточно властные лидеры («нетократы»). Доступ к нетократам (кураторам сети) на вершине иерархизирующейся сетевой структуры затруднен системой секретных паролей, и эта особенность нетократии напоминает о масонских ложах Средневековья.
Объемные сетевые структуры имеют аналоги в биосистемах, состоящих из одноклеточных организмов. Популяция клеточного слизевика Dictyostelium discoideum на определенном этапе развития представляет собой компактную организованную клеточную массу — мигрирующий слизевик (псевдоплазмодий). Это — типично сетевая структура с децентрализованной регуляцией. Под влиянием выделяемого многими клетками слизевика управляющего химического сигнала — циклического аденозиномонофосфата (цАМФ) – мигрирующий слизевик формирует плодовое тело в виде «грибка» с ножкой и шляпкой (где образуются споры). Неизменно плодовое тело формируется на верхней стороне мигрирующего слизевика, так как там концентрация цАМФ (и других химических факторов) максимальная. Клетки в этой зоне приобретают роль временных «проектных» (используя социальную терминологию) лидеров. Однако, объемный характер сети (наличие в ней иерархической компоненты) утрачивается, если мигрирующий слизевик пересадить на острие тонкой иглы, так что у него не будет дренируемого средой «низа». Тогда можно наблюдать забавную картину одновременного формирования нескольких малых плодовых тел на разных участках слизевика, так что игла вместе с ним напоминает «рыцарскую булаву» со многими выступами.
В последние десятилетия в литературе появилось значительное количество исследований, посвященных количественным параметрам, позволяющим оценивать свойства сетевых структур (Scott, 2000; Barabási, 2002; Newman, 2003, 2012; Newman et al., 2006; Almaas et al., 2007; Croft et al., 2008; Wey et al., 2008; Borgatti et al., 2013).
Здесь необходимо отметить, что разработанные в соответствующей литературе по “network science” критерии центральности узлов сети (степень узла, посредничество, близость, собственный вектор) позволяют нам ответить на вопрос «какие узлы в сети центральней других узлов?». Это позволяет нам разграничивать сети и централизованные иерархии, а также классифицировать типы сетей, в частности, разграничивая плоские и объемные сети.
Кратко остановимся на одном из критериев центральности узлов в сети. Этот критерий называется степенью узла (degree) в сети (она может быть обозначена буквой K). Степень узла соответствует количеству непосредственных соседей данного узла – числу других узлов, с которым данный узел соединен прямыми связями. Количественной характеристикой целой сети является величина p, вероятность того, что произвольный узел сети имеет заданную степень K; альтернативная характеристика — интегрированная величина P, т.е., вероятность того, что степень узла превышает заданное значение. С этих позиций плоские сети могут быть представлены как хаотические рэндом-сети (random networks), впервые описанные в классических работах венгерских ученых П. Эрдеша и А. Реньи (Erdös, Rényi, 1959, 1960). Они создаются по алгоритму берем n узлов и с вероятностью р проводим соединительную прямую (ребро) между ними. Для таких сетей, характерно нормальное (гауссово) распределение вероятностей для значений K. Они включают так называемые типовые узлы, чьи степени имеют максимальную вероятность (вершину гауссовой кривой).
Объемные сетевые структуры отклоняются от гауссовой кривой и приближаются к гиперболической степенной зависимости p от К: p(К) = a × Кγ, где a — константа, а γ < 0. Это безмасштабные сети (scale-free networks), исследованные в работах венгерского ученого А.Р. Барабаши (Barabási, Albert, 1999; Barabási, 2002). Безмасштабная сеть строится по алгоритму: сети растут путем добавления новых узлов, соединяемых ребрами с уже существующими узлами; новый узел с бóльшей вероятностью присоединяется к узлу с бóльшим количеством связей. Примеры таких сетей можно найти в Интернете, где новые пользователи предпочтительно вступают в связь с узлами, и так имеющими большее количество связей.
Безмасштабные сети содержат малое число хабов (hubs) – частичных лидеров с многочисленными связями; численно преобладают узлы с небольшим числом связей. В мире биосистем такие хабы характерны, например, для генных сетей, где есть ключевые регуляторы, обеспечивающие координацию функций остальных генов этой сети (Колчанов и др., 2013). Отметим, что, помимо степени узла (degree), большое значение для оценки центральности того или иного узла – и меры относительной иерархизации всей сети – имеют другие параметры: степень близости узлов (closeness), степень посредничества (betweenness), собственный вектор (eigenvector) и другие характеристики сетевых структур, ранее рассмотренные автором (Олескин, 2014а, Oleskin, 2014a, b). Все эти характеристики кратко обсуждены в разделе «Приложение» в конце данной работы.
Там же изложены сведения о таком важном параметре сетевой структуры как коэффициент кластеризации (clustering coefficient). Сетевая структура, построенная в основном на кооперации ее узлов, часто состоит из большого числа плотных подсетей (кластеров), разделенных зонами с редкими связями (примером могут служить именно так устроенные стаи многих видов рыб), в которых расположены «структурные дырки», ранее описанные Р. Бертом (Burt, 1992) в приложении к сетям в человеческом обществе.
* Сетевая структура содержит структурную дырку, если в ней есть узлы, которые не имеют прямых связей между собой и связаны только через промежуточные узлы (Newman, 2012. Р.202).
Такая кластеризация в существенно меньшей мере присуща традиционным рынкам в человеческом обществе и аналогичным конкурентным системам в биологическом мире. Коэффициент кластеризации (С) соответствует вероятности того, что два узла-соседа какого-либо узла сети прямо связаны между собой. В построенной из плотных кластеров сети коэффициент кластеризации существенно более высок для узлов внутри этих кластеров и более низок для зон между кластерами, где связи между узлами сравнительно редки. Коэффициент С может быть во многих случаях использоваться для разграничения сетей в узком смысле и (квази)рыночных структур (см. подробнее «Приложение»).
В настоящей работе понятие «сетевая структура», или просто «сеть», используется в узком смысле: требуется, чтобы среди ее элементов (узлов) не было центрального звена, а кооперация между узлами преобладала над конкуренцией между ними. Такая сеть отличается автомодельными (фрактальными) свойствами, а координация поведения ее узлов облегчается матриксом (матрицей) сети, который объединяет все сплачивающие сеть факторы – материальные (например, межклеточное вещество в клеточных сетях) и нематериальные (в социуме – вся система норм, ценностей, целей, правил поведения членов сети). Сетевые структуры противопоставляются централизованным иерархиям, а также (квази)рыночным структурам, в которых конкуренция доминирует над кооперацией. В свою очередь, децентрализованные сетевые структуры могут быть подразделены на плоские и объемные (имеющие частичных лидеров). С количественной точки зрения плоские сетевые структуры приближаются к описанным П. Эрдешом и А. Реньи рэндом-сетям, а объемные сети – к безмасштабным сетям А.Р. Барабаши.
← §1. Сетевые структуры в широком смысле
§3. Сетевые структуры в технических информационных системах →
Сетевое общество: его необходимость и возможные стратегии построения