宾夕法尼亚大学 莎士比亚两部悲剧中人物的统计网络分析实例
如果两个角色出现在同一个场景中，它们由一条线或边连接
代表这些字符的圆圈(称为节点)的大小表示一个字符连接到多少个其他字符
网络的密度与图形的完整程度有关，100%的密度意味着所有的字符都是相连的
信用:马丁·格兰让 对于一个英国学者或狂热的读者来说，莎士比亚经典代表了英语中一些最伟大的文学作品
对于一个网络科学家来说，莎士比亚的37部戏剧和其中包含的884，421个单词也代表了一个非常复杂的交流网络
网络科学家利用数学、物理和计算机科学来研究庞大且相互关联的系统，他们的任务是使用统计上严格的方法来理解复杂的网络是如何像莎士比亚一样将信息传递给人脑的
发表在《自然物理学》上的一项新研究使用网络科学的工具来解释复杂的通信网络是如何高效地向人脑传递大量信息的
由博士后克里斯托弗·林恩、研究生阿里·卡恩和莉亚·帕帕多普洛斯以及丹妮尔·斯教授主持
巴塞特的研究发现，不同类型的网络，包括那些在文学作品、音乐作品和社会关系中发现的网络，具有相似的底层结构，这使得它们能够快速有效地共享信息
从技术上讲，网络只是不同端点(称为节点)之间的连接(称为边)的统计和图形表示
例如，在文学作品中，一个节点可以是一个单词，当单词出现在彼此旁边时(“我的”—“王国”—“for”—“a”—“马”)，或者当它们传达类似的想法或概念时(“黄色”—“橙色”—“红色”)，一个边可以连接单词
林恩说，使用网络科学来研究语言等事物的优势在于，一旦在小范围内定义了关系，研究人员就可以利用这些联系在更大范围内对网络结构做出推论
林恩说:“一旦你定义了节点和边缘，你就可以缩小范围，开始询问整个物体的结构是什么样的，为什么它会有这种特定的结构。”
基于该小组最近对大脑如何处理复杂信息进行建模的研究，研究人员开发了一个新的分析框架，用于确定网络传递了多少信息以及传递这些信息的效率如何
“为了计算交流的效率，你需要一个人类如何接收信息的模型，”他说
借助这一分析框架，研究人员评估了40个真实世界的通信网络，以了解哪些特征对信息交流至关重要
他们研究了英国文学作品，包括莎士比亚和简·奥斯汀的《傲慢与偏见》，以及莫扎特的第11奏鸣曲和女王的《波西米亚狂想曲》等音乐作品
“他们还研究了社会关系网络，包括科学领域的合著网络和脸谱网的朋友关系
在观察了这些不同的网络群后，研究人员发现网络的大规模结构对于网络传递信息的能力至关重要
令人惊讶的是，这种结构在不同的网络中是如此相似，无论网络是代表文学作品中的名词转换还是一首音乐中的旋律发展
使这些网络既信息丰富又高效的是两个关键网络特征之间的平衡，这两个特征被称为“社区”结构和“异构”结构
当节点聚集在一起并形成引发相关概念的集群时，就出现了社区结构
例如，说“狗”这个词可能会让人想起“球”、“飞盘”或“骨头”
这样的社区结构有助于提高网络效率，因为一个人可以预测接下来会出现什么词或想法
但是如果一个人能够预见接下来会发生什么，就不会有太多的信息被传达，因为信息与惊喜直接相关
为了提供信息，网络必须由连接良好的节点和连接稀疏的节点组成“异构”的混合体
以莎士比亚的作品为例
虽然“the”和“and”分别被使用了28，944次和27，317次，但仍有12，493种词形只出现一次
林恩说:“在‘the’这样的枢纽，你无法预测自己将要去哪里。”
“事实证明，这些中枢节点对于生成令人惊讶的信息，或者说，信息是非常重要的
" 林恩感兴趣的是，异构和社区结构之间的平衡是创建既信息丰富又易于解释的网络的关键
“人们研究这两种结构已经很久了；他们是网络科学的两个基本概念，”他说
“这项研究解释了为什么这些网络的结构是这样的:因为它们试图有效地交流信息
这就是我认为最酷的部分，”他说
研究人员将通过扩展他们评估的交流网络类型来继续这项工作，目的是寻找跨时间的趋势以及其他语言和文化作品之间的差异和相似之处
巴塞特说:“我们还特别感兴趣的是描述高效沟通与纠错之间的关系。”
“我们的初步发现表明，真实世界的网络帮助人类自动纠正自己的错误
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
