一文读懂复杂网络与群体智慧

导语

在复杂网络中，究竟是什么使得群体同时具备了“愚蠢”与“智慧”的双重人格呢？游戏《信任的演化》（The Evolution of Trust）的姊妹篇《The Wisdom and/or Madness of Crowds》，为我们提供了研究人群的生动视角。

1.牛顿：我能计算天体运行轨道

却无法计算人性的疯狂

提起艾萨克·牛顿，每个人的心中必定会涌现出那个被苹果砸中而发现万有引力定律的少年形象，毫无疑问，牛顿是“聪明”的代名词。我们会理所应当地认为，既然牛顿同学如此聪明，数学天赋远超旁人（微积分的共同发明者），那他在一向以高深数学技巧为工具的金融投资领域一定会如鱼得水，赚得盆满钵盈，成为人人追捧的投资教父。但我们印象中的牛顿好像并没有这样一个光辉的头衔，是什么阻止了他成为投资大鳄？

来源：网易 牛顿的“南海泡沫”

简而言之，1720年爆发的南海岸泡沫事件为牛顿同学的投资教父之路画上了句号。作为欧洲早期著名的“三大经济泡沫”之一，南海岸泡沫事件引发的全国性投机狂潮让牛顿同学损失了460万美元（以现价计），无数投资者损失惨重，甚至最终导致了政权更迭。

血本无归之后，牛顿仰天长叹：“我能计算出天体运行的轨道，但无法计算人性的疯狂。”

来源：“南海泡沫”的启示

南海岸泡沫事件是典型的由群体性疯狂导致的经济灾难，投机心理使得每个人都失去了理智，群体表现出难以控制的癫狂状态。历史上这样的现象，在机构甚至是整个民主国家中都时有发生，如果不及时干预，其后果往往是灾难性的。

2.如何从游戏视角切入群体人格？

 但这些疯狂而愚蠢的行为，并不是我们所看到的人群行为特征的全部，“智慧”同样是群体行为的重要特征。抗震救灾时的群策群力、推进复杂工程时的集体公关无不体现着群体智慧的强大力量。

那么，究竟是什么使得群体同时具备了“愚蠢”与“智慧”的双重人格？现有的理论都不足以给出令人信服的解释，但是网络科学却可能为理解这一现象提供强有力的工具。作为一种日益兴起的科学领域，网络科学告诉我们，要想理解群体，我们的关注点不应局限于个人，人与人之间的联系才是重中之重。

游戏《The Wisdom and/or madness of crowds》为我们提供了研究人群“双重人格”的生动视角。这款游戏是此前流行的《信任的演化》的续篇。

游戏传送门：

https://ncase.me/crowds/

3.构建一个社交网络

对于人类而言，结交朋友在社交生活中不可或缺，通过语言交流、邮件、微信等通讯方式，我们可以与陌生的人成为朋友，建立联系。如果你交友甚广，久而久之，你会发现这些联系数量庞大，十分复杂，像一张大网。这样的交友过程可以方便地用网络科学语言进行描述：

网络中的每个人都是一个节点，如果两个人是朋友关系，那么他们就建立联系，我们就用一条连边连接这两个节点。以此类推，当所有的联系都加入之后，我们就得到了一个社交网络。当然，如果与一个朋友失去了联系，我们也可以将与他的连边删去。

其实，我们与他人成为朋友、建立自己社交网络的目的，并不只是为了画出漂亮的网络可视化图片（推荐Gephi软件来创建一张你自己的社交网络图），而是希望周围的朋友能带给我们积极向上的影响。因此，很多实际问题我们都非常关心，比如，朋友中有多大的比例是酒鬼？很显然，如果你与一群酒鬼成为朋友，他们不是正在喝酒，就是准备去喝酒，耳濡目染，你成为一名酒鬼的可能性将急剧上升。

Gephi：https://gephi.org/

一个很简单的方法是直接统计你的朋友中酗酒者的人数，就可以得到你想要的酒鬼比例。下图是一个具体的例子，通过添加与删除连边，朋友中酒鬼的比例将会随之改变。

4.社交网络

可能会蒙蔽我们的眼睛

虽然上述的方法很简单，但是一个隐含的问题可能被我们忽略：在社交网络中，这样做真的准确吗？换句话说，通过上面的方法统计得出的酒鬼比例真的符合真实情况吗？

1991年的一项研究[1]表明，“几乎所有大学生都认为，他们大多数的朋友都是酒鬼”，这显然与我们的经验大相径庭。但是，是什么导致了这一与常理相悖的结论？为了找出答案，我们仍然从在社交网络中添加连边的简单操作开始。

开始时，网络中不含任何连边，所有人都刚刚进入一个新的生活环境，但这些人中有些人很特殊——嗜酒如命，不过这些酒鬼的数量并不多，只占总人数的33.33%。现在，我们开始为这些节点加上连边，人们开始建立朋友关系，但是，与之前不同，我们有一个目标，那就是要通过添加连边使得所有人的朋友中，酒鬼所占的比例不低于50%。

通过一些尝试，我们很快可以找到一种添加连边的方法（比如下图），这使得每个人的朋友中，酒鬼的比例都占了一半（交友不慎的典型案例）。如果你自己身处这个社交网络中，那么随便询问一个朋友，他都会说“我真倒霉，身边的朋友大多数都是酒鬼”，你是不是会认为这个社交网络中真的有一半的人是酒鬼？如果你真的这样想，那么我们的目的达到了：你已经开始相信，酗酒文化已经发展到了令人发指的程度。

我们刚刚利用建立连边的方式制造了大多数人都是酒鬼的假象，这种认知上的偏差被研究人员称为“多数错觉”（Majority Illusion,[2]），是由个体在缺少全局信息的情况下，通过社交网络的有限信息进行决策时导致的，这也解释了为什么很多人认为他们自己的政治观点是大多数人的共识。社交网络的网络结构在其中起到了关键作用（友谊悖论Friendship paradox是另一个典型的例子[3]）。

5.“信息级联”：

信息在网络中的快速传播

社交网络的特殊结构导致了“酒鬼假象”的出现，而现实生活中，如果我们的同学大多数都是酒鬼，那么我们也很有可能酗酒，这一现象反映了社交网络上另一个重要的现象——信息的传播。实际上，当我们从某些朋友那里听到某个“重磅消息”时，我们很有可能把这个消息告诉其他朋友。这一行为表明，人们并不只是被动地接收他人的思想和行为影响，也会积极地传播它们。那么，网络科学是如何描述“传播”行为的呢？

以谣言的传播为例，在社交网络中，谣言的传播是以谣言源头为开始，沿着连边对其相邻节点的“感染”过程，这里的感染是指该节点接收到了谣言，并且作为新的源头将谣言继续传递。但实际上，传播（contagion）是一个中性词，大量统计数据表明，抽烟、幸福指数、投票倾向甚至自杀[4]以及大规模枪击[5]等都具有“传播性”。

我们将类似谣言传播的消息的疯狂传播过程称为“信息级联”，1720年的南海岸泡沫以及2008年世界经济危机都属于这样的级联过程。

6.“复杂传播”：

群体“愚蠢”与“智慧”的来源

但仔细思考后，上述的谣言传播过程可能与实际情况不符，例如，如果“重磅消息”只来源你的一个朋友，而其他朋友却对此并不知情，那么这条消息对你的影响可能很小，你把这条消息继续传播的可能性同样不高。换言之，人们通常在多次接触消息源之后才会被“感染”，成为新的消息源。网络科学中，这一传播特征被称为“复杂传播”。

仍然以谣言的传播为例，在其从消息源沿着连边传播的基本行为不变的前提下，我们加入“传播阈值”的限制，即只有当某一结点的所有相邻节点中，被感染的节点比例不低于50%时，该节点才能被感染。直观来说，只有当朋友中超过一半的人都跟你讲了这一条谣言，你才会接收这条谣言并成为传播者。加入这条规则后，我们会发现，对于下图的社交网络，谣言不能感染网络中的所有人，对于那些朋友中只有少数感染者的人来说，他们并不会接收谣言并成为传播者。但是，如果适当添加连边，提高朋友中感染者的比例，谣言就可以散布到网络中的所有个体。“传播阈值”是“复杂传播”与病毒扩散式的简单传播的主要区别，较好的反映了个体在感知谣言时的行为特征。

同样的，通过“复杂传播”群体也可表现出“智慧”的属性，比如志愿行为的传播，我们可以根据实证研究对信息的“传播阈值”进行设置，从而给出特定消息或行为的传播机制。

游戏进行到现在，我们已经了解了信息如何在社交网络上“复杂传播”，尽管有“传播阈值”的限制，但是，好像总可以通过添加连边的数量使得邻居节点中的“感染者”比例超过“传播阈值”，使信息传递到网络中的每个节点。那么，只要不断增加连边就一定可以使“复杂”或者“简单”的信息扩散到整个网络吗？

事实上，如果我们仔细思考，会很快发现，对于病毒式的简单传播而言，只要网络中不存在与其他任何节点都无连边的孤立点（我们称这样的网络是连通的），那么信息一定会扩散到网络中的每一个节点，连边的数量只会影响信息传播的速度。但对于“复杂传播”则是完全不同的情况。

由于“传播阈值”的存在，尽管在节点之间添加连边可以增加周围传播者的数量，但如果连边过多，却可能稀释传播者的数量比例，甚至低于“传播阈值”，阻断信息的进一步传播。因此，我们可以看到，对于简单传播而言，增加连边有助于信息的传播，但对于“复杂传播”而言，增加连边数量却可能阻断信息的传播。

7.设计智慧：

“内聚”与“桥接”的平衡

我们为什么要关注信息在社交网络中的传播能力呢？对于像谣言那样的负面信息，我们自然希望它的传播能力很小，限制在有限的小范围内，使其负面效应尽可能小，避免“群体愚蠢”的出现；而对于积极的正面信息，如志愿行为的传播，则需要鼓励与提倡，从而推动“群体智慧”。而通过之前的分析，我们可以看到，网络结构的设计对于信息的传播具有决定性作用，通过改变连边的数量以及节点的连接方式就能够改变信息传播的能力，那么，如何才能设计一个具有“群体智慧”的社交网络呢？我们从历史上的一个悲剧来切入。

1986年1月28日，美国“挑战者号”航天飞机起飞仅73秒即在空中解体，7名航天员全部遇难，令人震惊的是，事故调查表明，NASA的管理层事前已经知道“挑战者号”存在故障，却未曾对此提出改进意见；而发射当天，管理层忽视了工程师发出的低温警告。调查委员会指出，正是NASA的组织文化与决策过程的缺陷与错误成了导致这次事件的重要原因[6]。

让我们用信息的“复杂传播”来对NASA管理层的“愚蠢”行为做一个直观的解释。当时的管理层之所以忽视工程师的警告，是因为他们身居高位，彼此之间的联系太过紧密，直观来说，管理层人员组成的社交网络中的连边数量过大，使得外部信息在向网络传播时无法超过“传播阈值”，管理层“自然而然”地忽视了工程师的警告。

通过之前的讨论与实践，具有“群体智慧”的社交网络在结构上具有某些共同点，我们这里归纳为两方面：“内聚”与“桥接”的合理分配。

“内聚”意味着连边的数量能够保证信息在人数相对较少的组内进行扩散，又不会出现连边数量过大的情况，导致外部信息无法传入。这时网络形成了内外通畅的良好结构，信息可以顺利传入、在内部扩散。

在完成小组内部的网络结构后，我们需要进一步考虑不同小组之间的连边设计，这就是“桥接”的含义。“桥接”能够打破小组由于与外界孤立而形成的回声效应。同样的，桥接也存在一个合理的连边数量，使得信息在由多个小组组成的社交网络中畅通地传播。

综合这两个设计原则，我们就能够设计出能够让积极信息顺利传播的社交网络，实现“群体智慧”。

游戏进行到现在，你已经具备了设计合理结构社交网络的能力，“内聚”与“桥接”的合理调配将使社交网络表现出强大“群体智慧”。网络科学中，将具有合理“内聚”与“桥接”连边数量的网络称为“小世界网络”。实证研究表明，神经元的连接、集体创造力的培养、问题的解决等均可由小世界网络描述，可能正是小世界网络内在结构的和谐让我们看到了“群体智慧”的光芒。

8.小结：

在群体中担负起自己的责任

回到我们的主题，网络科学告诉我们，理解人群“愚蠢”与“智慧”的双重人格需要从联系的角度入手。我们首先要做的，是删繁就简，隐去每个人之间相貌与性格的差异，将参与社交行为的人抽象为一个个节点，根据他们之间是否存在朋友关系建立连边，从而得到结构明确的社交网络。信息可以通过“级联”的方式网络中传播，但并不是所有信息都会像病毒那样传播，志愿行动、投票等信息的传播更为“复杂”，对于网络的结构具有很高的要求。

为了让这些需要“复杂传播”的信息尽可能多的传播给社交网络中的人，我们需要在网络结构的设计中找到一个平衡点，使得每个小组内部互联而不封闭，小组之间互相开放，也就是“内聚”与“桥接”的合理权衡。我们将满足这一设计准则的网络称为“小世界网络”，其广泛存在于神经元连接、问题的解决等群体协作的形式中，为“群体智慧”的出现奠定了基础。

从让牛顿爵士损失惨重的南海岸泡沫到 NASA 的荒唐决策，群体的“愚蠢”似乎不应归咎于个人，社交网络的结构才是罪魁祸首。但是，这并不意味着个人的责任不再重要，因为我们的交友以及对信息的判断决定了社交网络是“智慧”的还是“愚蠢的”。对于每个人来说，对来自朋友的信息多一分理性的判断，不盲目传播那些未经权威证实或者经不起推敲的消息；适当调整我们的交友原则，与怀有不同价值观、文化背景甚至政治立场的人建立联系，而不是只与“志同道合”者成为朋友。当我们有意识地做出改变，我们会发现许多有趣的人与事，我们对于周围世界的认识会渐渐丰富，获取的信息也将变得积极而有意义。

尽管创建一个具有“智慧”的群体需要相当的精力，但是当群体内外通畅、沟通能够无障碍地进行时，所有付出的努力都是有价值的，因为当一个群体具有智慧时，受益的将是属于这个群体的每一个人。

 注释：

[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：王伟嘉

审校：谷伟伟

编辑：王怡蔺

游戏地址：https://ncase.me/crowds/

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