巴拉巴西网络科学
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0.6 科学影响

网络科学影响最深远的领域还是科学界。《自然》《科学》《细胞》《美国科学院院报》等科学界最著名的学术期刊都刊登了有关网络科学的综述和评论文章,介绍网络给生物学、社会科学等各个学术领域带来的影响。例如,《科学》杂志曾出版过关于网络的专辑,以此纪念无标度网络被发现十周年[18]图0-8)。

图0-8 复杂系统和网络

为纪念无标度网络被发现(1999年)十周年,《科学》杂志于2009年7月24日出版的网络专辑。

过去10年间,每年都有10余个主题为网络科学的国际会议、研讨会、暑期学习班和冬季学习班。创始于2005年的网络科学旗舰会议“NetSci”是其中一个非常成功的网络科学会议,每年的NetSci会议汇集了全球网络科学领域的学者和从业人员。网络科学的科普书籍成了很多国家的畅销书,推动了公众对网络科学的认识。很多著名大学开设了网络科学课程,学生群体的专业背景非常多样化。2014年,位于波士顿的美国东北大学和位于布达佩斯的中欧大学开始设立网络科学博士学位。

网络对科学界的影响之大,从复杂系统领域引用次数最多的几篇论文中可见一斑。这些论文的单篇引用次数介于2000和5000之间,每篇都是经典论文,涉及的科学发现包括蝴蝶效应、重整化群、自旋玻璃、分形和神经网络。为了展示网络科学的学术影响,我们将前述这些经典论文和两篇引用次数最多的网络科学论文进行了对比(图0-9)。这两篇网络科学论文分别是1998年发表在《自然》杂志上的关于小世界现象的论文[19]和1999年发表在《科学》杂志上的报道无标度网络发现的论文[18]。从图0-9中可以看出,这两篇论文每年引用数增长速度之快是复杂系统领域前所未有的。

图0-9 复杂性和网络科学

通过和复杂性领域中引用次数最多的论文对比,我们从引用情况来看网络科学的科学影响。20世纪六七十年代,复杂系统研究由三篇论文主导,内容分别是爱德华·洛伦兹(Edward Lorenz)1963年在混沌方面的经典工作[20]、肯尼斯·威尔森(Kenneth G. Wilson)提出的重整化群[21]、塞缪尔·爱德华兹(Samuel F. Edwards)在自旋玻璃方面的工作[22]。到了20世纪80年代,贝努瓦·曼德尔布罗特(Benoit Mandelbrot)发表了关于分形的著作[23],托马斯·威滕(Thomas Witten)和莱恩·桑德尔(Len Sander)提出了受限扩散凝聚模型[24],复杂系统领域的研究焦点随之转移到了模式形成方面。同时期具有同样影响力的工作还有:约翰·霍普菲尔德(John Hopfield)在神经网络方面的工作[25],佩尔·巴克(Per Bak)、汤超(Chao Tang)和库尔特·维森菲尔德(Kurt Wiesenfeld)在自组织临界性方面的工作[26]。这些论文在不断刷新人们对复杂系统的认识。图中对比了上述这些里程碑论文及两篇引用次数最高的网络科学论文每年的引用次数。这两篇网络科学论文分别是瓦茨和斯托加茨关于小世界网络的论文,以及巴拉巴西和阿尔伯特发现无标度网络的论文。

从其他角度同样可以看出网络科学对很多学科的重要影响。例如,网络科学的论文成了许多研究领域顶级期刊最常引用的论文:

(1)根据汤森路透(Thompson-Reuters)科学引文数据库显示,瓦茨和斯托加茨1998年发表在《自然》杂志上的关于小世界现象的论文[19]、巴拉巴西和雷卡·阿尔伯特1999年发表在《科学》杂志上的关于无标度网络的论文[18],发表10年后的引用次数均排在物理学领域的前10名。截至2011年,瓦茨和斯托加茨那篇论文是《自然》杂志1998年发表的所有论文中引用次数第二多的论文,而巴拉巴西和阿尔伯特那篇论文是《科学》杂志1999年发表的所有论文中引用次数最多的论文。

(2)马克·纽曼(Mark Newman)的一篇网络科学论文[27]在《工业和应用数学学会评论》(SIAM Review)上发表4年后,成为工业和应用数学学会(Society of Industrial & Applied Mathematics,SIAM)旗下所有期刊上发表的论文中引用次数最多的一篇。

(3)《现代物理评论》自1929年创刊以来就是所有物理期刊中影响因子最高的期刊。2012年之前,该期刊上发表过的所有论文中引用次数最多的论文是诺贝尔奖获得者苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)于1944年发表的经典综述论文《物理学和天文学中的随机问题》(Stochastic Problems in Physics and Astronomy[28]。发表70年后,该论文累计获得了高达5000多次引用。然而,在2012年,该论文引用次数的领先位置被2001年发表的第一篇网络科学综述论文《复杂网络的统计力学》(Statistical Mechanics of Complex Networks)取代[29]

(4)2001年,帕斯托尔-萨托拉斯和维斯皮那尼在《物理评论快报》上发表论文,发现无标度网络中不存在传播阈值[30]。该论文和一篇关于量子计算的论文是《物理评论快报》2001年发表的所有论文中引用次数最多的两篇。

(5)米歇尔·格文(Michelle Girvan)和马克·纽曼发表的关于网络社区识别的论文[31],在《美国科学院院报》2002年发表的所有论文中引用次数最多。

(6)2004年发表的题为《网络生物学》(Network Biology)的综述文章[8]是遗传学顶级综述期刊《自然综述:遗传学》发表过的所有论文中引用次数第二多的论文。

科学界对网络科学非同寻常的热情,促使负责为美国政府提供政策建议的美国科学院的分支机构国家研究委员会开始关注和考察网络科学。国家研究委员会召集了两个小组,经讨论形成了两份政策建议报告[32][33],界定了网络科学这个领域(图0-10)。这两份报告不仅记录了一个新研究领域的出现,还强调了其对科学界、国家竞争力和国家安全的重要意义。在这两份报告发布之后,美国国家科学基金会成立了网络科学理事会,美国的一些大学在陆军研究实验室的资助下成立了网络科学中心。

图0-10 美国国家研究委员会发布的两份关于网络科学的报告

这两份报告记录了网络科学的出现,并指出这门新学科对科研和国家竞争力的长期影响。报告中建议对该领域进行大力支持,推动了美国各所大学建立网络科学中心,并推动了美国国家科学基金会设立网络科学理事会。

公众对网络科学也是青睐有加。这得益于几本科普书的热卖,例如《链接》(Linked)、《联结》(Nexus)、《六度分隔》(Six Degrees)和《大连接》(Connected)(图0-11)。澳大利亚制片人安娜玛丽亚·塔拉斯的一部纪录片将网络科学带上了荧屏,在世界各地播放,并且获得了很多著名的奖项(在线资源0.2)。

图0-11 广泛影响

这4本被译成20多种语言的畅销书将网络科学在公众中进行了普及[35][36][37][38]

在线资源0.2 《连接》

这部由安娜玛丽亚·塔拉斯(Annamaria Talas)导演的名为《连接》(Connected)的获奖纪录片,向我们介绍了网络科学。演员凯文·贝肯(Kevin Bacon)和一些著名的网络科学家也因其而出名。

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网络科学也给艺术家们带来了启发。有很多与网络相关的艺术作品面世,而且艺术家和网络数据科学家们每年会召开一次联合研讨会[34]。在《社交网络》《六度分隔》等一系列与网络科学相关的科幻小说和故事片的推动下,网络科学已经在流行文化中深深扎下了根。