第 1 章 網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理

第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理這是一門什么樣的課？教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的預(yù)期收獲課程的組織，對學(xué)生的要求第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理這是一門什么樣的課？從內(nèi)容上看，是應(yīng)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識，分析推理網(wǎng)絡(luò)作用下的一系列經(jīng)典社會與經(jīng)濟(jì)行為的課程以上述為載體，幫助學(xué)生體會文理學(xué)科交叉的一種精彩，并訓(xùn)練學(xué)生以“計(jì)算思維”的觀念分析社會學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)問題的初步能力沒有先修要求，適合各專業(yè)學(xué)生第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理這門課的由來（直接）2009年，從互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一本即將出版的教材的PDF文件（書稿的早期版本）2010年6月出版，劍橋大學(xué)出版社第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理AcourseatCornell第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理2010年12月，康奈爾大學(xué)網(wǎng)絡(luò)課課堂（本科）2010年12月1日第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理AcourseatU.Mich第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理AcourseatStanford第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理劍橋大學(xué)第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理2011年10月，我們完成了該教材的翻譯出版第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理2011年秋2012年春第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理大道理對于趨勢的認(rèn)識計(jì)算：（科學(xué)、技術(shù)與工程）（經(jīng)濟(jì)、社會與政治）－－“網(wǎng)絡(luò)分析”是一個(gè)天然紐帶計(jì)算在人類認(rèn)識自然進(jìn)程中作用的演化計(jì)算＋社會科學(xué)：跨學(xué)科教學(xué)的一縷新風(fēng)TheChallengesofMultidisciplinaryEducationinComputerScience,byFredRoberts,JCSTJuly,2011計(jì)算思維培養(yǎng)的實(shí)例不僅計(jì)算機(jī)專業(yè)，但是計(jì)算機(jī)專業(yè)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理課程內(nèi)容概要出發(fā)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)已經(jīng)滲透到人類生活方方面面的概念，理解其作用原理不僅必要且已有可能主要內(nèi)容討論網(wǎng)絡(luò)的語言（基礎(chǔ)）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析網(wǎng)絡(luò)行為推理制度下的聚合行為以若干經(jīng)濟(jì)學(xué)與社會學(xué)經(jīng)典問題為背景第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理形形色色的網(wǎng)絡(luò)第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理形形色色的網(wǎng)絡(luò)交通運(yùn)輸網(wǎng)，郵政網(wǎng)，電話通信網(wǎng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)，萬維網(wǎng)社會關(guān)系網(wǎng)，產(chǎn)品供銷網(wǎng)，金融借貸網(wǎng)智能電網(wǎng)，無線網(wǎng)，傳感網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)神經(jīng)網(wǎng)，生物代謝網(wǎng)，食物鏈（網(wǎng)）攻守同盟網(wǎng)，恐怖主義網(wǎng)絡(luò)…，人人網(wǎng)，新浪微博網(wǎng)，QQ，…，團(tuán)購網(wǎng)第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理不同類型網(wǎng)絡(luò)的依存互聯(lián)網(wǎng)（Internet）－物理的、技術(shù)的萬維網(wǎng)（WorldWideWeb）－基于互聯(lián)網(wǎng)的信息網(wǎng)絡(luò)人人網(wǎng)－基于萬維網(wǎng)的在線社會（社交）網(wǎng)絡(luò)（OnlineSocialNetwork，OSN）社會關(guān)系網(wǎng)，常常與地域相關(guān)（尤其在古代），地域上接近，見面的機(jī)會多，建立關(guān)系的可能性就大，隨著交通工具的發(fā)達(dá)，社會關(guān)系的地域范圍擴(kuò)大第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理技術(shù)發(fā)展的兩重作用

（尤其是計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)（ICT）的發(fā)展）

催化了各種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)模變大，范圍變廣新型網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)使分析和理解大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的行為成為可能行為數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行伴生海量數(shù)據(jù)分析的能力（計(jì)算設(shè)施，算法工具）以社會網(wǎng)絡(luò)分析為例，以前的分析能力限制在上百個(gè)節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在可以分析上億個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理當(dāng)我們想到“網(wǎng)絡(luò)”這個(gè)詞語...

“事物”＋“聯(lián)系”節(jié)點(diǎn)（vertex,point）邊（連接,鏈接,關(guān)系,聯(lián)系；edge,link,tie）第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理網(wǎng)絡(luò)的一些基本區(qū)分節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)（類型）是否一樣？例如，有些代表人，有些代表機(jī)構(gòu)邊是否有“方向”？例如，道路的單行線，粉絲明星節(jié)點(diǎn)是否有區(qū)別（即便相同性質(zhì)）？例如，節(jié)點(diǎn)各有特定名稱，名稱亂了含義不同邊是否有“強(qiáng)弱”（即便沒有方向）？例如，關(guān)系的親疏程度，友好或者敵對…第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理圖論：討論網(wǎng)絡(luò)的語言之一節(jié)點(diǎn)，邊完全圖，散點(diǎn)圖；（群體）同構(gòu)，異構(gòu)無向圖（graph），有向圖（directedgraph）連通，連通分量（分枝），強(qiáng)連通分量路（path）、橋（bridge）、捷徑（localbridge）、距離二部圖（bipartitegraph）圖上的廣度優(yōu)先搜索（breadth-firstsearch）第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理博弈論：討論網(wǎng)絡(luò)的語言之二參與者、策略、回報(bào)（收益）應(yīng)對、最佳應(yīng)對；占優(yōu)策略，非優(yōu)策略均衡、納什均衡預(yù)期的自我實(shí)現(xiàn)純策略、混合策略帕累托最優(yōu)、社會最優(yōu)進(jìn)化博弈，進(jìn)化穩(wěn)定，進(jìn)化穩(wěn)定混合策略與經(jīng)典博弈的關(guān)系第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

（社會學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)背景下）邊的成因（edgeprediction）哪些當(dāng)前沒有聯(lián)系的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)將來形成聯(lián)系的可能性比較大？（三元閉包，同質(zhì)性）邊的意義網(wǎng)絡(luò)中不同位置的邊的不同作用（關(guān)系強(qiáng)度）節(jié)點(diǎn)的重要性由結(jié)構(gòu)特征帶來的節(jié)點(diǎn)的權(quán)力，或“權(quán)重”結(jié)構(gòu)的劃分，結(jié)構(gòu)的平衡結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)出來的社會性含義第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理一個(gè)空手道俱樂部成員之間的社會網(wǎng)絡(luò)第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的社會性含義示例第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理社會網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)力分析示例第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理網(wǎng)絡(luò)行為推理群體效應(yīng)（總體效應(yīng)）交通擁堵問題，布雷斯悖論（若結(jié)構(gòu)不合理，增加資源可能反而引起問題）結(jié)構(gòu)效應(yīng)級聯(lián)，波及，效用在一定制度下的聚合行為市場，表決，產(chǎn)權(quán)行為反過來對結(jié)構(gòu)的影響第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的波及效應(yīng)示例第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理制度示例：關(guān)于誠實(shí)表決問題以50%概率拿出其中一個(gè)壇子供三人表決用三人依次，隨機(jī)取一個(gè)看看，放回；不交換意見每人給出關(guān)于壇子是1號還是2號的判斷若多數(shù)對了，3人都得獎(jiǎng)；否則，3人都受懲罰第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)關(guān)心的核心問題局部與全局（微觀與宏觀）每個(gè)人（節(jié)點(diǎn)）的局部行為，可能對全局產(chǎn)生什么樣的影響？（聚合，aggregation）節(jié)點(diǎn)并不一定刻意追求所導(dǎo)致的全局效果節(jié)點(diǎn)的行為有可能在一定制度的規(guī)范下尺度在小尺度網(wǎng)絡(luò)上觀察到的原理與現(xiàn)象是否在大尺度上也同樣存在例如，傳統(tǒng)社會網(wǎng)絡(luò)分析中得到的結(jié)論，是否在OSN上也成立。第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理推理（reasoning）ReasoningaboutahighlyconnectedworldReason–thecapacityhumanbeingshavetomakesenseofthings,toestablishandverifyfacts,andtochangeorjustifypractices,institutions,andbeliefs.“推理”不同于“直覺的判斷”。推理總是要試圖講出道理…isawaybywhichthinkingcomesfromoneideatoarelatedidea…第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理教學(xué)目標(biāo)，預(yù)期收獲知識內(nèi)容寬、廣、交叉；對熟悉知識（事實(shí)）的新視角能力訓(xùn)練應(yīng)用計(jì)算思維分析推理社會科學(xué)問題的初步能力素質(zhì)培養(yǎng)以研究的精神面對問題的態(tài)度，AB“l(fā)earn”，“study”，“research”…第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理課程學(xué)習(xí)后能分析的問題舉例假設(shè)人類學(xué)家正在研究三個(gè)互為鄰里的小村莊組成的集合。每個(gè)村莊都有30人，包括2-3個(gè)大家庭。每個(gè)村莊的人們都互相了解自己村莊的人。人類學(xué)家在這三個(gè)村莊建立一個(gè)社會網(wǎng)絡(luò)后，發(fā)現(xiàn)人們都和自己村莊的人是朋友，和其他兩個(gè)村莊的人敵對。這就給出了90人形成的網(wǎng)絡(luò)（因?yàn)槊總€(gè)村莊30人），該網(wǎng)絡(luò)中的邊也會帶有正關(guān)系和負(fù)關(guān)系的標(biāo)識。根據(jù)所學(xué)的概念，這個(gè)90人形成的網(wǎng)絡(luò)是平衡（均衡）的嗎？請做一個(gè)簡明的分析。第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理課程學(xué)習(xí)后能分析的問題舉例假如一個(gè)搜索引擎有兩個(gè)廣告位可以出售。廣告位A的點(diǎn)擊率為10，B的點(diǎn)擊率為5。有三個(gè)廣告商有興趣購買這兩個(gè)廣告位。廣告商X對每點(diǎn)擊的估價(jià)為3，廣告商Y對每點(diǎn)擊的估價(jià)為2，廣告商Z的每點(diǎn)擊估價(jià)為1。分別計(jì)算這兩個(gè)廣告位的社會最優(yōu)分配價(jià)格和VCG價(jià)格，對你的答案給出簡要的解釋。第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理課程學(xué)習(xí)后能分析的問題舉例考慮一個(gè)博彩市場，有兩匹賽馬A和B；有兩個(gè)賭客，1和2。設(shè)每個(gè)賭客的財(cái)富量都是w。賭客1相信A贏的概率是1/2，因此B也是1/2。賭客2相信A贏的概率是1/4，因此B是3/4。兩個(gè)賭客的財(cái)富效用都是對數(shù)函數(shù)，都根據(jù)自己的信念下注，要使財(cái)富效用的期望最大化。（a）賭客1，2分別應(yīng)該在賽馬A，B上投多少錢？（b）求A和B的均衡賠付率倒數(shù)。（c）如果A贏了，賭客1會有多少錢？若B贏了呢？第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理課程的組織教師：李曉明，助教：孫彩虹，時(shí)間地點(diǎn)公共教學(xué)一樓一層104；周一，18:00-19:30Officehour:（通常課前1小時(shí)，地點(diǎn)待定）教材：《網(wǎng)絡(luò)、群體與市場》（清華出版社，2011）網(wǎng)上能找到免費(fèi)英文原版第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理教學(xué)內(nèi)容安排概要9月10日 第1章，課程概述；第2章，圖論基本概念9月17日 第3章，強(qiáng)聯(lián)系和弱聯(lián)系；第4章，網(wǎng)絡(luò)及其存在的環(huán)境9月24日 第5章，正關(guān)系與負(fù)關(guān)系10月8日 第6章，博弈論基礎(chǔ)，第7章，進(jìn)化博弈10月15日 第8章，網(wǎng)絡(luò)流量的博弈論模型，第9章，拍賣10月22日 第10章，匹配市場；第11章，有中介的市場網(wǎng)絡(luò)模型10月29日 第12章，網(wǎng)絡(luò)中的議價(jià)與權(quán)力11月5日 第13章，萬維網(wǎng)結(jié)構(gòu)；第14章，鏈接分析和網(wǎng)絡(luò)搜索11月12日 第15章，搜索引擎帶來的廣告市場11月19日 第16章，信息級聯(lián)；第17章，網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)11月26日 第18章，冪律與富者更富現(xiàn)象12月3日 第19章，網(wǎng)絡(luò)中的級聯(lián)現(xiàn)象；第20章，小世界現(xiàn)象12月10日 第21章，流行病學(xué)12月17日 第22章，市場與信息12月24日 第23章，表決12月31日

第24章，產(chǎn)權(quán)；課程內(nèi)容要點(diǎn)回顧1月7日

考試第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原理教學(xué)內(nèi)容安排概要（執(zhí)行）9月10日 第1章，課程概述；第2章，圖論基本概念9月17日 第3章，強(qiáng)聯(lián)系和弱聯(lián)系；第4章，網(wǎng)絡(luò)及其存在的環(huán)境9月24日 第5章，正關(guān)系與負(fù)關(guān)系10月8日 第6章，博弈論基礎(chǔ)，第7章，進(jìn)化博弈10月15日 第8章，網(wǎng)絡(luò)流量的博弈論模型，第9章，拍賣10月22日 第10章，匹配市場；第11章，有中介的市場網(wǎng)絡(luò)模型10月29日 第12章，網(wǎng)絡(luò)中的議價(jià)與權(quán)力11月5日 第13章，萬維網(wǎng)結(jié)構(gòu)；第14章，鏈接分析和網(wǎng)絡(luò)搜索11月12日 第15章，搜索引擎帶來的廣告市場11月19日 第17章，網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)11月26日 第18章，冪律與富者更富現(xiàn)象12月3日 第16章，信息級連；第20章，小世界現(xiàn)象12月10日 第21章，流行病學(xué)12月17日 第22章，市場與信息12月24日 第23章，表決12月31日

第24章，產(chǎn)權(quán)；課程內(nèi)容要點(diǎn)回顧1月7日

考試第1章網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與效應(yīng)原