Ритм вселенной. Как из хаоса возникает порядок - Стивен Строгац

Вскоре последовали другие салонные игры. В 1999 г. в Германии «шесть степеней Марлона Брандо» породили неожиданное увлечение у немцев, когда читатели еженедельной газеты Die Zeit попытались установить связь между одним из поставщиков фалафели в Берлине и его любимым киноактером посредством самой короткой цепочки их общих знакомых. А когда разгорелся скандал с Моникой Левински, газета The New York Times опубликовала схему знаменитых людей, укладывающуюся в «шесть степеней Моники»[229]; в этой схеме фигурировали Билл Клинтон, Саддам Хусейн, О. Джей Симпсон и, конечно же, Кевин Бейкон.

Какой бы глупостью это ни казалось, за всем этим скрывается кое-что серьезное. Представляя собою некое сообщество людей, мы увлеклись выявлением связей между отдельными людьми в этом сообществе. Мы пытаемся извлечь какой-то смысл из сложных сетевых структур, которые в последнее время начали все больше проникать в нашу жизнь. Охват этих сетей поистине огромен, однако мы имеем лишь весьма приблизительное представление об их структуре, а их функционирование приводит нас в замешательство. Мы с трудом представляем себе возможные последствия глобализации, нас сбивает с толку интернет, нас беспокоит непредсказуемое поведение финансовых рынков, на нас наводит ужас деятельность террористической группировки Аль-Каида. Иногда наши страхи, к счастью, оказываются несостоятельными: пресловутая «проблема 2000-го года» не вызвала катастрофических последствий, которые предрекали пессимисты. Однако 10 августа 1996 г. сбой двух линий электропередачи в штате Орегон привел к отсутствию электричества в 11 штатах и двух канадских провинциях[230]; это стало следствием возникновения целой последовательности сбоев, когда один сбой автоматически вызывал другой, который, в свою очередь, вызывал третий сбой и т. д. В результате примерно 7 миллионов человек, проживающих на этих территориях, в течение 16 часов были лишены возможности пользоваться электричеством. Компьютерный «червь» Love Bug – на сегодняшний день одна из самых тяжелых по своим последствиям компьютерных атак – в течение всего дня 4 мая 2000 г. «гулял» по интернету и причинил ущерб на сумму несколько миллиардов долларов.

Сама наука все больше внимания уделяет изучению сложных сетевых структур. Например, с завершением проекта «геном человека» основное внимание молекулярной биологии переключилось с открытия новых генов на анализ генных структур[231]. Традиционно геном рассматривался как образец, или шаблон для конструирования белков, которые, в свою очередь, исполняют роль строительных блоков для клеточных структур и молекулярных машин, важных для жизни. Но сегодня мы рассматриваем эту метафору как слишком статичную и слишком линейную, как пережиток ментальности «сборочных конвейеров» предыдущей эпохи. Некоторые из самых важных генов (так называемые регуляторные гены) служат кодом для белков, которые влияют на деятельность других генов, включая или выключая их, формируя цепи и контуры обратной связи. Сейчас геном все меньше напоминает нам шаблон и все больше – компьютер. Функционирование такого компьютера – и его неправильную работу в случае перерождения клеток – мы не сможем расшифровать до тех пор, пока не уясним логику генных сетей.

Аналогично, во всех остальных областях науки исследователи лишь сейчас начинают выявлять структуру сложных сетей, начиная с нервных систем простых организмов и заканчивая взаимно перекрывающимися составами советов директоров крупнейших компаний в Соединенных Штатах. Величина таких сетей поражает воображение: 30 тысяч генов в геноме, миллионы видов в наземной экосистеме, миллиарды людей на Земле, и в один прекрасный день – 10 миллиардов страниц в интернете. Однако проблема оказывается еще более запутанной, чем та, которую я только что изобразил. Даже если бы в нашем распоряжении оказалась исчерпывающая схема структуры любой из этих систем – перечень всех ее узлов (генов, видов, людей) и соединений между ними, – мы все равно не знали бы, что именно нам нужно вычислить. Вся эта масса данных оказалась бы просто неподъемной для нас. До тех пор пока мы не поймем, что именно мы хотим найти, мы не сможем раскрыть секреты сложных сетей.

Сейчас мы нуждаемся главным образом в новых идеях: простых организующих принципах, которые помогали бы нам ориентироваться в этой трясине данных. Если исходить из того, что универсальным ориентиром нам может служить история, то самые проникающие идеи можно позаимствовать из математики. В силу самой своей природы математическое изучение сетей позволяет преодолеть обычные границы между разными дисциплинами. Теория сетей занимается изучением связей между отдельными элементами сетей, картин их взаимодействия. Конкретная природа этих элементов игнорируется в расчете на то, что таким путем удастся выявить более глубокие закономерности. Рассматривая любую систему взаимосвязанных компонентов, специалист по теории сетей должен видеть абстрактную картину точек, соединенных линиями. Для него имеет значение лишь эта картина, архитектура взаимосвязей, а не особенности точек как таковых. Если рассматривать сети именно с такой точки зрения, то многие из них, не имеющие, на первый взгляд, ничего общего между собой, начинают выглядеть одинаково.

В 1998 г. мы вместе с моим бывшим студентом Дунканом Уоттсом опубликовали результаты первого сравнительного изучения сложных сетей именно с такой точки зрения[232]. Выполненный нами анализ показал, что какой бы ни была подлинная природа узлов в сети – идет ли речь о соединенных в сеть нейронах или компьютерах, людях или электростанциях, – каждый элемент сети соединяется со всеми остальными элементами короткой цепочкой посредников. Иными словами, феномен под названием «тесный мир» представляет собой нечто гораздо большее, чем особенность социальной жизни людей: это объединяющая характеристика разнообразных сетей, встречающихся как в природе, так и в технологии. С тех пор не только мы, но и многие другие ученые начали изучать влияние взаимосвязей, существующих в тесном мире, на распространение инфекционных заболеваний, устойчивость интернета к сбоям в отдельных его частях, устойчивость экосистем, а также влияние этих взаимосвязей на множество других явлений.