协调动力学：乐队如何奏出和谐音乐？| 复杂性文摘6篇

Original 复杂性文摘翻译组集智俱乐部 2018-12-10

本期编译：陈孟园
本期校对：集智小仙女
部分来源：复杂性文摘（Complexity Digest）https://comdig.unam.mx/

1.协调动力学：乐队如何奏出和谐音乐？

社会协调（social coordination）状态是分裂还是统一，关键在于多样性

题目：Critical diversity: Divided or united states of social coordination
地址：http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0193843

关于协调性（Coordination）的知识，目前大部分来自于对简单二元系统或者包含大量组件的系统的研究。实际上不同系统之间的协调性存在巨大差距，很少有研究者能基于经验或者相关理论去解释这种巨大差距。

实验装置：8位参与者看不到彼此，他们根据 LED 灯的指令，敲击触摸板

作者 Zhang M 等人用一种新方法来研究中等规模的合奏团体的协调动力学，试图确定系统内各元素之间相互作用的关键机制。作者研究了8人小组合奏的节奏协调性，通过控制演奏者动作频率的多样性，发现多样性的数量变化，会导致协调性发生质的变化。

多样性是区分群体内分裂和统一的重要变量。演奏者的基调和演奏者彼此之间多频率的协调，使得大团体内彼此隔离的个体之间也能交流，并且不会破坏整体秩序。

频率多样性有助于保持整体秩序稳定

注：8位参与者以不同的声音频率合奏。到 A1 时，有6种声音两两成组。A2 处虽然发生扰动，但很快恢复到了与 A1 类似的状态（A3）。

对影响协调性关键因素的研究，在过去看来是非常复杂、混乱而难以研究的。但是本文的研究揭示了合奏中保证协调性的关键因素——多样性的数量，这会启发以后对协调性关键因素的研究。

2.像植物一样越长越高：仿生运动机器人

“生长机器人”（Growing Robots）：从细胞机器人到仿植物运动机器人的历史演变

题目：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

文章首次给出“生长机器人”（Growing Robot）的定义：一类通过增加自身的材料来模仿生物生长的机器人。尽管“生长机器人”这个术语非常新颖，但在工程学和机器人领域，形态进化的概念已经被广泛应用。

事实上，如何再现生命系统的形成过程，一直吸引着众多科学家和工程师。构建出仅仅靠自身形态和控制方式就能适应所处环境的人工系统，将有利于人们探索陆地和空间、检测害或危险环境。多年来，人们提出了不同的方法来解决人工系统的形态适应问题，如自组装、自我重构、3D 虚拟生物演化、植物仿生等方法。

从自复制自动机概念的提出，到植物仿生机器人取得的成就，文章回顾了生长机器人的主要里程碑。要想创造出自复制自动机，仍要面对很多挑战。生长机器人是一种解决方案。

该文还讨论了机器人生长功能的选择，并根据基本单位的不同，将其划分为分子机器人、细胞机器人、仿生机器人。最后，文章概述了生长机器人的历史，讨论了如果要让成长机器人的仿生更加真实，未来会遇到的困难。

可以延伸生长的软体机器人

3.社交媒体在物理空间的扩散和扰动

社交媒体的空间扩散和扰动

题目：Spatial diffusion and churn of social media
地址：https://arxiv.org/abs/1804.01349

在数字时代，创新的思想、产品或服务之所以能够在社交网络上持续传播，主要原因是有电子邮件或者社交媒体等通讯平台的存在。在这种背景下，本文关注到社会信息扩散中一个有趣的问题：物理空间在扩散过程中起什么样的作用？

更进一步思考，地理因素如何影响产品在社交网络中的传播？在本文中，作者利用一个来自匈牙利社交媒体产品 OSN 的数据集，揭示了在物理空间中，数字产品用户增长和用户流失的新特征。

OSN 生命周期中新注册用户的变化，红色表示早期用户

“在线社交网络 OSN”成立于2002年，十年后在和国际社交媒体平台的竞争中失败。作者通过研究发现，OSN 早期用户群的流失速度很快。同时个体更倾向于跟随周围朋友离开，但很少受关系较远、亲密度低的联系人的影响。

用户流失的对其他用户的扰动效应，随距离增加而减弱

在文章中，作者用基于 Agent 的 Bass 扩散模型描述新产品信息是如何在用户之间扩散开来的。作者认识到这个扩散模型在空间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，提出了空间扩散模型。该空间扩散模型考虑的主要因素，是产品生命周期、扩散概率随距离衰减的函数。

OSN 前期的用户扩散

4.平民化的数据科学：人人参与，人人获益

平民化的数据科学对复杂系统研究的社会价值

题目：Citizen Data Science for Social Good in Complex Systems
地址：http://indecs.eu/index.php?s=x&y=2018&p=88-91

现如今，大量公开的数据、复杂的机器学习算法和民众参与数据科学的意愿，三者都在蓬勃发展。这种现象为数据科学的发展提供了新的机会，也为如何合理使用数据资源创造社会福利提供了有力的支持。在本文中，作者表达了对数据科学平民化的支持态度。他认为随着数据时代的发展，大数据分析将更加平民化，甚至人人都可以做。

作者 Soumya Banerjee 介绍了他参与的数据科学项目，这些项目对人类生活的各个领域以及整个社会的发展都产生了有益影响。因此作者认为，数据科学往平民化方向发展，也将为复杂系统研究带来巨大帮助。社会是一个复杂的系统，从社交网络到城乡交通系统，还有城市、经济市场、金融市场，都是复杂系统，它们与我们生活工作息息相关。了解这些复杂系统，有助于解决饥荒、全球危机、贫穷、气候变化、可持续发展、人口等问题。

大数据的普及与平民数据科学的发展，将使得人类具有空前的计算能力和集体智慧，从而得以应对贫穷、疾病、饥饿和发展的挑战。

5.采用多元策略，获得最优发展

多元策略：在相关产品网络和相关研究领域网络的应用

题目：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

国家或者城市这样的经济体，会经常参与到与其经济活动相关的其他经济活动中，并在经济活动网络中形成较强的关系纽带。这种选择方式使得经济活动之间形成依赖关系，但往往限制经济活动的多样性，使得国家和城市的经济活动趋于单一，扼杀了其他经济活动的发展。

保证经济活动的多样性在经济发展中也很重要。实施多元策略能够最好地平衡相关和不相关活动的发展。

相关产品的网络：即有近邻依赖，又有长程相关，经济才能最优发展。

作者Aamena Alshamsi等人在文章中介绍了一种实施多元策略的算法。该算法能够确定各个时刻应当开展何种经济活动，从而使国家和城市的经济最优发展。

文章发现，使经济目标尽快多元化的策略，针对的是那些在狭窄且具体的时间窗口内的、高度关联的经济活动。作者发现本文所建议的策略，和真实世界里各国出口多样化策略、研究领域多样化的策略相比，非常接近。这些发现增加了人们对经济多样化的理解，也让人们对网络传播方式的普遍性有了更深理解。

相关研究领域的网络

6.从复杂经济学的视角，看新兴经济体的转型

以巴拉圭为例，用多种标准分析新兴经济体经济的复杂性转型

题目：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个内陆国家。与许多新兴经济体一样，巴拉圭经济的生产结构并不复杂，国家发展在很大程度上依赖于一些低附加值的上游产业，如农业和牧业。这些生产活动在经济和社会效益方面的回报，低于其他的生产活动，并且技术含量低，无法积累生产能力。

在本文中，作者 Arturo González 等人提出了一个方法，用来确定各生产部门，生产哪些促进生产能力积累的产品，从而达到促进国家发展的目的。

文章指导问题是：应当促进哪些生产部门向更复杂的方向过渡，从而促进巴拉圭的经济发展？ 为了回答这个问题, 作者使用了经济复杂性理论中的概念来识别新产品，并根据产品空间方法进行聚类以识别某些潜在产品，并使用层次分析法分析了多个评价标准的效用。