專欄文章

我們可以在生活中發現很多網路，如蜘蛛網般交織在我們的周圍，例如:飛航網路、捷運路線網路、互聯網、食物鏈網路、社會網路、金融網路、生物網路 等等，真是無所不在。網路代表關係(relationship)、相互作用(interaction)，不關注 於單一個體，重在探討個體或群體之間的關聯。

 

網路的結構

接著，讓我們聚焦於網路的結構，節點(node)是圖形或系統中的單個單元，兩個節點之間的連接或聯繫則稱為邊(edge)，而所謂的網路(network)就是由節點與邊組成，是一組可以但不一定相互連接的單元，如圖1A所示。而三個或更多節點組成為模體(motif)，如圖1B所示；而較大群的節點則組成模組(module)，或稱為社群(community)、群落(cluster)，如圖1C所示。 [1][2]

圖一、網路的結構

A. 節點與邊構成網路。B. 模體。C. 模組、社群、群落。

 

網路的評估指標

網路評估最重要的指標是節點度數(node degree)，就是與此節點相關的邊數(不區分方向)；至於Hub則指節點度數異常高的節點，代表網路中的關鍵者。此外，節點的入度(in-degree)指以此節點作為目標(target)終點的邊數；而節點的出度(out-degree)指以此節點作為來源(source)起點的邊數，如圖二所示。[1][2]

圖二、網路節點的度數、入度與出度

節點1的度數為2、入度為2、出度為1；節點4的度數為2、入度為1、出度為2；節點2與節點3的度數為1、入度為1、出度為1。

 

社會網路

人難以離群索居，而會與其他人互動交流、彼此聯繫，構成社交圈而組成社會網路，社會網路中共同背景者會成為一個個的群落，例如：家人、大學同學、社團朋友、教會朋友。學術合作網路(collaboration network)也是社會網路的一種，其中節點指學者，邊則指學者間共同發表之論文，由此可探究學者之間的合作關係。自然指數(Nature Index)由知名國際期刊自然(Nature)所提供，可追蹤高品質科學文章的隸屬關係，2020年10月至2021年9月期間，自然指數中排名前5的國家依序是美國、中國、德國、英國和日本，透過自然指數排名前5國家的學術合作網路，可了解此五國之間高品質科學文章的學術合作夥伴關係，而藉由此網路，發現美國、中國二者的學術合作關係緊密。[3]

 

社會網路的核心中樞

而15世紀佛羅倫斯精英家族網路也是一個有趣的社會網路例子，在此網路中節點代表家族，線則代表商業、婚姻等關係。從網路中發現，梅迪奇(Medici)家族不只是網路結構的中心，也是關鍵的協調溝通者，有的家族本來沒有直接來往的關係，需要梅迪奇家族才能彼此聯繫，如圖三所示。由於梅迪奇家族位於重要的網路位置，在政治上扮演重要的協調角色；在商業領域上更是關鍵中間人，因此梅迪奇家族被稱作「文藝復興教父」。[4][5][6]

圖三、佛羅倫斯精英家族網路     

節點代表佛羅倫斯各精英家族，線代表商業、婚姻關係。

 

社會網路的人際隔閡與同質相吸

根據1900年中期，美國愛德青少年健康研究中心資料，美國高中生的友誼網路顯示出自我認同為黑人或白人的同學們，彼此之間存在著隔閡，自我認同為相同膚色者，相較於不同膚色者，有更為密切的往來交流，同種族兩人成為朋友的機會，相較於跨黑白種族的兩人，竟然超過15倍以上。如果進一步將友誼連結進行篩選，只保留朋友間每週最少在一起從事三項活動、密切聯絡的「摯友」關係，跨黑白種族的友誼關係則近乎絕跡，人際隔閡的情況更為明顯。有此可知，人們具有與同類互動之特性，而同類指類似的種族、年齡、職業、教育水平等，這就是在1954年被提出來的同質相吸(homophily)現象，homo意謂「相同」；而phily則指「癖好或喜愛」。[4]

 

社會網路、小世界與六度分離理論

全球化使人與人之間的社交網路更加密切，當今世界正在縮小，世界上任二人彼此聯繫的最短路徑相當短，也因此發展出了「六度分離理論」(Six degrees of separation)，所謂「六度分離理論」指你與世界上隨機的一人，透過「朋友的朋友」來連結，只需要透過六個人或更少人就能聯繫上，如圖四所示。早在1929年匈牙利作家弗里吉斯·卡林西(Frigyes Karinthy)的小說，就提出了「小世界」(small-world)的名詞，之後透過約翰格爾(John Guare)的劇作「六度分離理論」，使更多人得知此概念。[4]

圖四、六度分離理論

你與世界上隨機的一人連結，只需要透過六個人或更少人就能聯繫上。

 

1967年美國哈佛大學社會心理學家斯坦利·米爾格拉姆（Stanley Milgram）執行了一個連鎖信實驗，也就是所謂小世界實驗。研究對象被要求將文件郵寄給已知姓名、居住城鎮與其他背景的指定收信者，研究對象不能和不認識的收信者聯繫，要將文件郵寄給最可能認識收信者的熟人；而收到文件者，要再將文件郵寄給下一個可能認識收信者的熟人；經由接連的轉寄文件，希望最後將信件送達給指定的收信者。對於收到信的中間人來說，他們只收到某熟人的信，但是最終順利轉寄給指定收信者的比率，卻令人驚訝的高，在160份文件中有44份成功送抵，成功率高達27.5%；此外，值得注意的是，在成功案例中，信件平均只需要透過五次的轉寄，就能成功送達特定人士，即使該實驗有所缺陷，但這個現象吸引學術界的目光。[4][7]

隨著時代的演進，社群平台臉書(Facebook)被廣泛使用，而小世界的現象，也可以在臉書的友誼關係上被發現。假如臉書的某一典型用戶小明平均有200個臉友；此時將交友圈向外推一圈，如果小明的臉友也平均有200個臉友，而這些臉友的臉友，小明都不認識，則可觸及200*200 = 40,000個臉書用戶；接著把交友圈再向外，發現從小明只要三步的距離，可觸及800萬人；而從小明向外四步之距離，則觸及了16億人。[4]

小世界與六度分離理論的觀念，其實離我們不遠。2019年年底，原本COVID-19的疫情僅在中國蔓延，但由於國際航班照常的往返，加上各國未必進行篩檢，短短數月，疫情就迅速擴及全球，從病毒在全球的傳播鏈，可見人際網路影響生活甚鉅，甚至在全世界引起巨大的連鎖反應。

無所不在的網路，與我們的生活息息相關，而網路的分析與應用也相當廣泛，並能與人工智慧結合，激盪出不一樣的火花，其中社會網路可用於疫情監測與控制、假新聞偵測、推薦系統，甚至是輟學預防；另外，金融網路可用於風險監管；而生物分子也能構成生物網路，用於疾病機制的探討與藥物的開發，預知詳情，請待下回分曉。

 

參考文獻

 

撰文者：政大人工智慧與數位教育中心   吳致勳研究員