Сетевая структура это кратко

Обновлено: 05.07.2024

А.В. Олескин
Биологический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова, Москва, Российская Федерация

Ключевые слова: сетевые структуры (сети), иерархии, (квази)рынки, плоские сети, объёмные сети, критерии центральности узлов.

ВВЕДЕНИЕ

Сетевые структуры (сети) стали модным понятием в настоящее время. Сетевые структуры воплощены отнюдь не только в виртуальном мире Интернета и WorldWide Web, с которыми это понятие ассоциируется у многих читателей. В то же время сети – это не только приспособление для ловли рыбы, воспетое в сказках А. С. Пушкина. Сетевые структуры представляют собой междисциплинарное понятие, применимое к разнообразным системам — от звёздных скоплений и кристаллов до ансамблей элементарных частиц. Впрочем, в этой работе мы ограничиваемся лишь биосистемами, человеческим обществом и техническими устройствами (сравнивая эти три типа систем). Данная работа продолжает серию публикаций о сетевых структурах 13 и существенно дополняет предшествующие работы, где ставился вопрос о математических критериях классификации сетевых структур [20, 21].

Сетевые структуры в более широком смысле могут быть определены как любые системы из элементов (вершин, или узлов) со связями между ними, которые обозначаются как ребра (дуги) [71]. Данное определение принимается многими учёными во всём мире.

Рис. 1. Схематическое изображение сетевой, иерархической и (квази)рыночной структур; ← → кооперативные; → ← конкурентные взаимодействия элементов структур.

Опираясь на целый ряд классических работ и публикаций последних лет [5, 6, 28, 35, 40, 42, 43, 60, 61, 68, 85], мы будем сопоставлять сетевые структуры с:

наличием объединяющих сеть целей и задач, на которые и направлена кооперация, а также норм и установок, которые укрепляют чувство принадлежности к сети, формируют сетевую идентичность вопреки себялюбивым устремлениям ее членов;
сознательными усилиями модераторов (психологических лидеров) в сетевых структурах, которые владеют психотехниками, стимулирующими людей к творческой работе и взаимопомощи в решении задач всей сети.

Рис. 2. Сетевая структура типа хирамы, нацеленная на различные аспекты исследования международного терроризма с целью борьбы с ним.

Задача дробится на несколько субпроблем, например, отмеченная задача борьбы с терроризмом может быть подразделена следующим образом:

эволюционные аспекты терроризма (субпроблема связана с эволюционно-биологической предысторией человеческой агрессии [16]);
военно-политические аспекты (организованный в международном масштабе терроризм как характерная стратегия войн нового века);
религиозные аспекты (роль религиозного фанатизма и нетерпимости и в то же время — возможность найти в вероучении, скажем, ислама, существенные точки опоры для борьбы с терроризмом).

Однако членение проблемы на субпроблемы не означает деление коллектива участников на части. Они параллельно работают по нескольким субпроблемам сразу — выступают не как узкие специалисты, а как генералисты (люди с гибкими функциями, переменной специализацией). За каждой из субпроблем закреплен только специализированный частичный творческий лидер, координирующий работу всех участников хирамы по соответствующей теме и протоколирующий их идеи. В помощь этому частичному лидеру могут быть приданы один или несколько экспертов, специалистов по профилю ведомой лидером субпроблемы. Специализированный частичный лидер и помощники-эксперты взаимодействуют с неспециализированными членами сетевой структуры хирамы, которые во многих хирамах численно преобладают.

Необходимо подчеркнуть, что по шаблону хирамы, с теми или иными вариациями, были построены междисциплинарные научные группы (например, биотехнологический центр DNAX в Калифорнии), коммерческие предприятия (компания Semco в Бразилии), а также разнообразные коммунарские и общинные структуры.

Сетевые структуры в технических информационных системах. Примерами децентрализованных сетевых структур являются современные информационные сети, в особенности созданные на базе Интернета. Интернет, чьими предшественниками были Usenet, LISTSERV и особенно APRANET (в ведении Пентагона), с самого начала воплощал в себе сетевую архитектуру, которая не могла контролироваться из некоего центра и состояла из тысяч автономных компьютерных сетей, имевших многочисленные пути связи в обход электронных препятствий [5, 42].

В плане настоящей работы следует уделить внимание не только Интернету как физической сети из компьютеров, соединенных оптоволокном и другими связями, способными передавать данные [71], но и тем сетям пользователей, которые входят в состав системы World Wide Web. Система всемирной паутины была изобретена в 1980-е годы научными сотрудниками лаборатории физики высоких энергий CERN в Женеве как средство обмена информацией между ними и между их коллегами, однако вскоре стало ясно, что её потенциальные возможности существенно шире [72].

Тем не менее, несмотря на своё название, Интернет представляет собой смешанное полиструктурное явление. Сетевые структуры Интернета переходят — в силу внутренних и внешних для сети причин — в структуры иных организационных типов — иерархические (во многом в силу воздействия государственного аппарата, полицейских инстанций, образовательных учреждений) и рыночные (в результате коммерциализации Интернета).

Разумеется, всё сказанное об Интернете распространимо и на другие информационные сети, в частности, объединяющие пользователей мобильных телефонов (например, Facebook Mobile).

Плоские и объёмные сети. В структурном плане сеть отличается, как уже указывалось выше, отсутствием централизованной иерархии, так что отношения доминирования-подчинения между её элементами менее важны, чем горизонтальные кооперативные взаимодействия. Тем не менее, мы уже видели, что лидерство всё же возможно во многих сетевых структурах. В этой связи возникает основание для классификации сетевых структур.

Несмотря на все возможные модификации, отсутствие единого фиксированного центра активности (начальника, босса, монопольного лидера) и в то же время кооперативные отношения между элементами (членами, участниками) отличают сетевые структуры, даже объёмные, от иерархических структур в биосистемах и человеческом социуме, на которых мы остановимся ниже.

ВАРИАНТЫ СЕТЕВОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Какие варианты сетевой организации могут быть плодотворно экстраполированы от биологических систем на человеческий социум и технические информационные устройства? В недавних публикациях 19 мы рассмотрели шесть вариантов: клеточные, эквипотенциальные, модульные, эусоциальные, нейронные и эгалитарные сети.

Нейронные сети. Данный вариант сетевой организаии, как показывает само название, присущ системам, содержащим нейроны (нервные клетки), то есть структурам нервной системы, в особенности мозгу. В технических устройствах эффективно работают их аналоги (искусственные нейронные сети), такие, как перцептрон, сеть Хопфилда, слой Кохонена и др. Все эти сети являются объемными – сочетают в себе сетевой и иерархический принцип – и обладают рядом общих свойств, в том числе:

Нейронные сети способны к коллективной переработке информации и принятию решений, а также к обучению.
Нейронные сети характеризуются параллельной обработкой информации в разных элементах сети; параллельная обработка информации дополняется множественными связями между нейронами как каждого слоя, так и между слоями нейронов.
Нейронные сети отличаются ассоциативностью (нейронная сеть восстанавливает целый образ предмета по его фрагментам). В искусственных нейронных сетях данная способность используется для распознавания различных объектов, например, танков противника в современных технологизированных войнах.
Нейронным сетям присуща адаптивность: сеть может видоизменять свою структуру, адаптируя её к решению конкретной задачи.
Cети характеризуются высокой надёжностью: выход из строя части элементов не прерывает работы сети, благодаря дублирующим связям между элементами.

Рис. 3. Сетевая структура у микроорганизмов. Сканирующая электронная микрофотография клеток кишечной палочки Escherichia coli M-17 (слева) и дизентерийной палочки Shigella flexneri (справа), видны контакты между клетками, формирующими кластеры (сеть с высоким уровнем кластеризации, см текст ниже). Дар О. Рыбальченко.

Эгалитарные сети также являются объёмными. Они характерны для некоторых приматов и отличаются следующими принципами:

Уважение свобод индивидов (особенно свободы выбора);
Частичная иерархичность структуры и уважение к высокоранговым членам сети; однако, никто не может добиться перманетного контроля над всей структурой;
Рыхлые связи между членами сети (так, шимпанзе образует fission–fusion groups – соединяющиеся-распадающиеся группы);
Лояльные отношения и кооперация между индивидами. Так, у человекообразных обезьян, в особенности, шимпанзе обыкновенного (Pantroglodytes) и бонобо (шимпанзе карликового, Panpaniscus) иерархические отношение в группе (стае) ограничиваются наличием децентрализованных сетевых структур, основанных на взаимопомощи, дележе пищи, взаимной чистке шерсти (груминге) и др. [2, 38, 50, 51].

Отметим, что по сходным принципам были организованны не только многие первобытные общности охотников-собирателей, но и современные творческие лаборатории, особенно включающие в себя выдающихся учёных, где каждый волен заниматься своей индивидуальной тематикой и разрабатывать собственные концепции; эту свободу сетевая структура ограничивает лишь временными, частными обязательствами, обусловленными совместными проектами, публикациями, конференциями.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТЕВЫХ СТРУКТУР: КРИТЕРИИ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ (ИЕРАРХИЗАЦИИ)

Например, понятие геодезической линии (geodesic line), или длины пути (path length), соответствует минимальному количеству узлов, которые надо пересечь, чтобы пройти расстояние между заданной парой узлов в сети [72].

Особый интерес представляют критерии, которые позволяют нам выяснить, в какой мере данный узел (или группа узлов) занимает центральное положение по отношению к другим узлам в сетевой структуре. Речь идёт о нескольких параметрах (степень узла, его близость, промежуточность, величина собственного вектора 3 ), которые могут быть применены как для описания степени центральности отдельного узла, так и для характеристики всей сети или её частей (подсетей, кластеров), превращаясь в этом случае в критерии их централизации (иерархизации).

Читайте также: