复杂性科学@卢卡2014
2014-10-05 08:02:23  卢卡  复杂网络  会议  复杂系统 
 卢卡(Lucca)位于意大利西海岸,一座人口不到100万的小城。整个城区被一圈古老的城墙包围,它彰显出了这座名不见经传的小城那悠久而厚重的历史。行走在卢卡的街道上,有一种穿越到了文艺复兴时期的感觉:一间间装饰精美、琳琅满目的便利店和小饭馆躲藏在高耸林立的中世纪的高大建筑和承载了厚重历史的雕像与教堂之中。


 
典型的卢卡街景

2014年的9月22日一大早,欧洲复杂系统国际会议就在卢卡城区东侧的San Francesco大教堂中拉开了帷幕。说实话,这还是我生平第一次在大教堂中听学术报告。教堂长约100多米,宽度和高都至少20多米。主讲人的每一句话,都会创造出回旋激荡、余音绕梁的徐徐回声。这无疑为本就晦涩难懂的学术报告增添了几分神秘的感觉,同时也进一步扭曲了主讲人那本就十分古怪的意大利式英语。同时,这也为我闭目养神,神游四方,提供了极佳的借口。


 
San Francesco教堂中的复杂系统会议

这次的会议规模很大,据悉累计参会人员至少达到了1000多人。大会正式的学术报告就有200多个,这还没有包括41个点火报告(Ignites)和卫星会议中的报告,最多同时进行的分会场报告可以达到6个。另外,大会还安排了整整两天的29个卫星会议和180多个海报展览。整个会议从22号开到了26号,每天都是早9点到晚7点。其规模之大,信息量之丰富,是我经历的所有学术会议之最。
这么大规模的复杂系统会议自然吸引了此领域的大牛们的光顾,A. Barabasi, D. Helbing, H.E. Stanley, M. Batty, L. Adamic, M. Barthelamy等人都亲临会场布道。基本上这几年在Nature, Science上发过论文的复杂性研究者都在这里露脸了。

聆听这样的大会自然是一次了解复杂系统最新进展的绝佳机会。总体来说,大数据和复杂网络是这次大会反复出现的两大关键词。目前,大数据已成为了整个社会的热点。然而,与计算机科学意义上的大数据研究不同,复杂科学家们借助复杂网络等工具,更注重分析大数据中的简单模式,这些模式又往往能总结出一两个数学公式。另一方面,复杂科学家们又将大数据应用不断脱缰扩土,推广到一个又一个全新的领域:从人类出行方式到如何预测科学家的成功,再到全球气候变化、物种的进化、疾病的传播、觅米(Meme,即文化的基因)的扩散、集体注意力的转移等等,几乎涵盖了从自然到社会的每一个角落。
如果将现在的大数据研究和十多年前的多主体模拟研究相比较,就会发现二者的相似之处:它们都是一种在当时比较流行的研究工具与方法手段,它们都被用于理解全新的,以前很难定量化研究的领域:什么社会变迁、人类行为、文化传播等等,这些都是传统的人文社会科学的阵地。同时,具有讽刺意味的是,似乎无论是大数据还是多主体模拟都没有真正地帮助人文社会学家们解决过他们关心的重大问题,这也许恰恰是那些传统学者对全新的大数据技术和计算机模拟技术始终无动于衷的主要原因吧。
自从2000年以来,复杂网络一直是复杂系统研究的代名词。有人曾预测复杂网络热不过10年,但是,就目前的发展势头来看,这个预言已经不攻自破了。之所以网络研究的势头有增无减,是与大数据研究的兴起密不可分的。当我们拿到相互作用的真实数据,最自然的描述方式就是构建网络了。而随着大数据的泛滥,尤其是高时空分辨率、多数据集集成数据的可获得性,时序网络(Temporal network)和多关系网络或多层网络(Multiplex)成为了当前复杂网络的新热点。

会议开始的第二日下午,我们如约地听到了大名鼎鼎的A. Barabasi的大会报告。他的报告题目就如同他所穿的印有高高竖起的中指的T恤衫一样令人瞠目结舌:“成功的科学(Science of Success)”。这多少有一点国内传销广告的嫌疑。然而,这些是是非非不能磨灭Barabasi那超一流的作报告、讲故事的本领。他上来就讲了发生于2000年开头的两个关于成功学的例子:Barabasi的无标度网络以及当年的人类基因组计划的文章,这两篇文章究竟哪一个对科学影响大,哪一个更成功呢?从此,Barabasi引出了它的成功之学,原来就是引文网络,即传统意义上的文献学或科学计量学,但到了Barabasi这里就鸟枪换炮了。从复杂网络到人类动力学,再到成功学,Barabasi自成名之后就在不断地更换领域。他所感兴趣的是不断地开疆拓土,而从不驻足于某一个领域深挖。多年不变的不是科学问题,而是研究方法。Barabasi的这种作风似乎也代表了整个复杂性科学的风格。复杂性科学与其说是关于复杂系统的科学,不如说是关于复杂性研究方法的科学。
近距离接触Barabasi,让我获得了另一个有趣的“重大发现”,就是他的脸居然与我的科学偶像——冯诺依曼的脸很像,有照片为证:

 
 
A. Barabasi (左) J. von Neumann(右)

与Barabasi的攻城略地、开疆拓土的研究风格形成鲜明对比的是著名科学家哈肯的凝神守一。虽然这次哈肯本人并没有亲来卢卡,但是他的合作者Juval Portugali却代表他组织了一个题为“复杂系统中的信息处理”的卫星会议。在协同学获得了巨大的成功之后,老哈肯就一直致力于复杂系统中的信息论研究。这次卫星会议上,他的追随者以及徒子徒孙们开发了各式各样的熵指标,并将它们用于元胞自动机、反映扩散方程等模型系统上,希望定量地刻画出猪如信息流、复杂性等重要概念。复杂性的刻画始终是复杂性科学中一个不可回避的重要问题。然而,目前围绕着这一主题深入探讨的学者并不多。将“复杂系统中的信息处理”这个分会安排到了远离大会主会场的一个偏僻阴暗的小楼里,而且没有安排任何茶点和午饭,由此可见会议主办者对这个重要问题的冷落。

在所有的29个卫星会议中,最大的一个就是“计算社会科学”(Computational social science)会议。所谓的计算社会科学其实就是将大数据分析,尤其是近年来火热的社交网络、在线社区中产生的大量数据,用于理解人类集体行为以及相应的社会科学问题,包括股票市场的演化、政治选举等等。该会的主题包括:社会传播、对等生产与众包、信念网络、在线社会运动、电子民主与政府-市民交互、公共注意力与流行性、用户与信息的互动、群组的形成与演化、社会媒体中的组织动态等等。

最后值得一提的是会议的主办方,卢卡高等研究院(Institute for advanced studies Lucca)。这是一个新兴的,名不见经传的研究所。它成立于2004年,目前的教师总共34人,主要研究领域涵盖社会学、经济学、计算机科学、复杂网络等多学科交叉领域。该所的发展理念显然与著名的圣塔菲研究所(Santa Fe Institute)有很大的一致性。然而,与圣塔菲不同的是,卢卡研究院招收博士生,这显然是一种扩大影响力,特别是扩大交叉学科思想传播的极佳途径。


 
卢卡高等研究院的logo

一周的时间转瞬即逝,欧洲复杂系统会议伴随着卢卡温暖的夕阳缓缓落下帷幕。与会议的落幕相反,新兴的基于大数据的复杂性科学研究才刚刚开始。这是一片广袤的蛮荒地带,大片的科学沃土充满了刺激的挑战,也等待着那位一统天下的复杂性科学大师的到来。

2014-10-09 00:40:19
   复杂性科学方兴未艾的时候....
2014-10-10 15:22:51
   多谢分享。如Lucca 、SFI,这种会议中心什么时候才能在中国创立,集智还有机会,加油,呵呵。
2014-10-10 21:00:21
    赞。最喜欢看Jake的这种游记了。
2014-10-20 13:27:01
       jake你好,在这想问一个与这篇文章无关的问题。今天老师讲到四色问题,我仔细想了想发现用几何方法不难证明。上网搜“四色”出来些色情网站于是我又加上“问题”,发现百科上的几何证明跟我想的是一样的。
    “电子计算机问世以后,用了1200个小时,作了100亿判断,最终证明了四色定理。”
    不知道研究者们打算用什么高深的方法证明,但显而易见四色定理是成立的,为什么还要如此大费周折?
    只是不明白。
2014-12-05 09:44:03
  

复杂性,复杂系统,非线性系统,都是非常有意思的领域。

对大尺度的层次来说,比如宇宙,是多么的光滑美丽平坦,广义相对论优美的解释了很多问题。但到了黑洞奇点,这些个特殊的地方,要么是无穷大,无穷小,这都需要依靠非线性系统。

就如同看似平静的杯子中的水面,仔细一看花粉来做布朗运动,无规则,其实是水分子在更小层次下的非线性运动造成的在大尺度高层次下的宏观表现。

俱乐部要是在南方,上海,或更多地方有分部,搞一些活动,做一个平台,拉入更多民间的同道中人,畅聊,或研究些问题,碰撞些火花,那该是多么奇妙啊。

2014-12-08 11:37:33
   南京就有啊。
登录后才可以评论,马上登录
2012-2022 www.swarma.org, all rights reserved