Журнал «Компьютерра» № 27-28 от 24 июля 2007 года (695 и 696 номер)

То есть появилась возможность, зная размеры меньшего корабля или модели, получить по соотношению характерных размеров оценку сопротивления корабля большего.

В 1870 году в Лондоне был сооружен Опытовый бассейн, где проводились испытания моделей кораблей для выявления наилучших обводов. Для обработки экспериментальных данных применялось высокотехнологическое по тем временам вычислительное устройство – счетный логарифмический цилиндр.

В России Опытовый бассейн был учрежден в 1892 году и построен на миллион рублей, сэкономленный Дмитрием Ивановичем Менделеевым при разработке бездымного пороха – великий химик уложился всего лишь в 500 тысяч.

Алексей Николаевич Крылов, заступивший в заведование этим бассейном в 1900 году, рассказал в своих мемуарах о занятных нарушениях принципов подобия, допущенных при строительстве научной лаборатории, для которой критерии масштабируемости являются основными.

При строительстве отечественного Опытового бассейна было дано задание в точности скопировать бассейн Фруда. Поэтому все механизмы были заказаны шотландской фирме Kelso. Но фирма эта была типично приборной. А приборы-то в девятнадцатом веке были мелкими – век Большой Науки еще не наступил. И поэтому часы с электрической записью полусекунд были превосходны, но динамометр сделан из тонкого кровельного железа, рельсы измерительной тележки набраны из коротких, всего лишь двухметровых кусков… Естественно, все это негативно сказалось на качестве измерений, и Крылову пришлось немало потрудиться, чтобы устранить эти ошибки.

Другой ранний случай знакомства науки с переходом количества в качество – баллистика. Настигнув корабль или судно противника (конкурента), в него неплохо было бы пострелять… Еще сэр Исаак Ньютон в 1719 году производил опыты над временами падения стеклянных пустых шаров с башни собора Св. Павла в Лондоне. Сопротивление воздуха движению шаровых снарядов исследовали Робинс (1742), Борда (1763), Гютон (1786)… Затем перешли к снарядам продолговатым. Работы Маиевского (1868–69), обобщения Чебышева… К концу позапрошлого века стало известно резкое возрастание сопротивления воздуха вблизи звукового барьера. Современный же принцип измерения сверхзвуковых скоростей по значению числа Маха основан на применении не абсолютных величин, а масштабных критериев.

А пока отметим два факта. Расчетная модель определения сопротивления на основе соударений частичек среды с телом появилась РАНЬШЕ всех описанных работ – в "Phylosophiae Naturalis Principia Mathematica" Ньютона (1687), и описывалась во всех ученых трудах. Другое дело, что практическое применение ее стало возможно лишь с появлением суперкомпьютеров в 1980-е годы.

И факт второй – кроме числа Фруда известен еще и маятник Фруда, он же – фрикционный. Маятник, вроде часового, насаженный на муфту. А муфта надета на вращающийся вал. Вал увлекает муфту за счет сил трения, но в какой-то момент тяжесть побеждает, и маятник срывается вниз. При некоторых параметрах устанавливаются автоколебания. Впрочем, об этом чуть погодя…

Изгнание из планет

Полагаю, что все читатели «Компьютерры» помнят прошлогодние публикации, посвященные безжалостному «планетоциду» – лишению Плутона статуса планеты. В связи с этим представляется небезынтересным эпизод из научного пути Гегеля.

Со времен Кеплера предполагалось, что, исходя из соображений небесной гармонии, между Марсом и Юпитером должна быть еще одна планета. На ее существование указывало и эмпирическое правило Тициуса-Боде, выводящее характеристики орбит из числового ряда.

В диссертации Гегеля "De orbitis planetarum", опубликованной в 1801 году, утверждалось, в опровержение взглядов Кеплера, что между Марсом и Юпитером нет необходимости предполагать какое-нибудь планетарное тело: однако в том же году последовало открытие первого астероида – Цереры.

Критики и биографы Гегеля традиционно считали это событие – кто злорадно, кто сочувственно – провалом ученого. Как следует его оценивать в наше время – после разжалования Плутона – предоставим судить читателям, видевшим, как количественный показатель, размер, приводит к изменению качества, то есть "изгнанию из планет". Но все же заметим: умозрительные построения могут заменить эмпирические исследования лишь в одном-единственном случае – достижении Абсолютного Знания. Что в более поздних работах показал и Гегель.

Новые оси простого и сложного

Для интеграции систем важнейшим, видимо, является вопрос – чем простое отличается от сложного. Традиционный ответ – иерархией.

На одном конце шкалы – простые объекты, такие как маятник, описываемый элементарной математикой.

На другом – сложные системы, такие как люди и их сообщества. Управление государством или корпорацией требует гениальности (и высокой оплаты!) топ-менеджера.

Казалось бы, очевидно. И – неверно!

В ХХ веке, веке специализации, все же были мыслители, чьи работы оказали влияние на культуру всего общества, от музыкантов до политиков. Это теологи Барт и Тиллих, математики Винер, Том и Мандельброт, космологи Хокинг и Уилер, философы Ясперс, Хайдеггер, Деррида, поэт Борхес… Таким был и физхимик Илья Пригожин. Именно ему принадлежит заслуга введения – и не только в науку, но и в общественное сознание! – принципиально новых понятий о поведении простых и сложных систем2. Дело в том, что прост лишь ИДЕАЛЬНЫЙ, отсутствующий в природе маятник. В котором нет трения. Но реальный маятник – это диссипативная, рассеивающая энергию система. И поведение ее уже не просто. У нее появляется аттрактор, конечное состояние или результат эволюции диссипативной системы, – в простейшем случае это точка равновесия, в котором маятник застывает.

Но для маятников автоколебательных аттрактор – уже линия. В других случаях – поверхности, в том числе в пространстве многих измерений.

А есть еще и странные аттракторы – аттракторы с нецелочисленными размерностями, фрактальные [Mandelbrot B. The Fractal Geometry of Nature. – San Francisco, 1982]. Не поверхности и не линии. Примером их является облако, фрактальная размерность которого заключена между двумя и тремя.

А для систем со странным аттрактором, даже небольших и простых с виду, характерен хаотический режим. При нем, упрощенно говоря, малейшие изменения в начальных параметрах имеют свойство экспоненциально возрастать по мере эволюции системы. Через некоторое время, называемое "временем Ляпунова [Ляпунов А.М. (1857—1918), математик и механик]", поведение системы совершенно не определяется начальными условиями.

Вот примеры из неживой природы. Положение Земли на околосолнечной орбите мы можем предсказать на миллионы лет вперед. Оно в основном описывается устойчивой динамической задачей двух тел. А погоду во времена Пригожина можно было предсказать на три недели вперед. Дело в том, что динамику атмосферных волн тогда описывали как характеризующуюся хаотическим аттрактором с семью независимыми переменными.

Но еще в 1889 году Анри Пуанкаре показал, что большинство динамических систем неинтегрируемы. Характернейший пример – задача трех тел в небесной механике.

Дальше была новая динамика, теория КАМ – Колмогорова-Арнольда-Мозера, рассматривающая влияние резонансов на траектории и некоторую самоорганизацию систем с периодическими движениями. (Обратили ли читатели внимание на то, что новое определение планеты включает в себя способность контролировать ближайшее пространство? Это по теории КАМ!)

А Пригожин ввел понятие прыжков сложности, самоорганизации хаотических систем, свойства которых рождаются из хаоса. И свойства иногда довольно простые! Скажем, факт существования человеческих «правительств» говорит о том, что в социальных системах управление и предсказание возможно. (Еще со времен "Психологии масс" Гюстава Лебона известно, что поведение толпы скорее инстинкт животного, нежели разум.) Впрочем, сама история демонстрирует ограниченность возможности предсказания и контроля в больших социальных системах – как пример проявления принципиальных запретов, существующих в числе прочих свойств нашего Мироздания. Фундаментальные пределы интегрирования…

СЕЛО ЩЕПЕТНЕВКА: Обыкновенная история

Автор: Василий Щепетнев

Он – Иван, студент, дворянин, сын богатого помещика, она – Марья, белошвейка, дочь белошвейки, папеньку не знала вовсе. Их счастье, поначалу феерическое, стало потихоньку блекнуть, и студент решил: это от несправедливости. Он образован, у него призвание. Она умна, но дремуча, и потому не может найти цель. Необходимо ее развить. И Иван повел Марью в общедоступную библиотеку. Начнет, думал студент, с простого, с Бюхнера, «Stoff und Kraft», а там понемногу достигнет и вершин, «Марксизма и языкознания». Уверенный в том, что дай народу волю, как тут же все и устроится самым распрекрасным образом, Иван только представил Марью молодой стриженой библиотекарше и поспешил на занятия: Марья выберет правильный путь средь книжного моря, нравственный инстинкт поможет.

И вот Марья, наведя порядок в их скромной квартирке в четвертом этаже дома генеральши Толстой, садится за стол и открывает книгу. Бюхнер, следует признать, ей не глянулся: прочитала страничку, прочитала другую – и зевнула. Не от непонимания текста, напротив, смысл ей был ясен совершенно: написанное не имеет ни малейшего отношения ни к ее жизни, ни к любимому Ваничке. И она отложила Бюхнера. Зато в других книгах Марья нашла новый, волшебный мир. В этом мире дочь белошвейки в одночасье обретала все – любовь, богатство, титул, родню, положение в обществе. Ее неведомый отец вдруг оказывался графом, а то и французским принцем, долго и безуспешно искавшим плод нечаянной любви, и обретал, наконец, бесценную дочь на последней странице…

Ваничка же, видя, как "Stoff und Kraft", покрывается пылью, посетовал на собственную глупость: он забыл о принципе постепенности! Огорошить Бюхнером – это, пожалуй, не всякий гимназист выдержит. Быть может, подойдет наглядность? И он повел Марью в синему – пусть видит мир! Нравы аборигенов Австралии, природа Камчатки, условия труда афроамериканских хлопкоробов студента очень взволновали, и он, оставив Марье абонемент в лучшее синематическое заведение города, побежал в университет. Там он, помимо изучения теории, проектировал механическую двужильную лошадь, которая и не устает, и не болеет, и работает вдвое против обыкновенной лошади, и ест не только овес и сено, а все, что дадут, – дрова, уголь, на худой конец керосин. Если каждый крестьянин получит такую лошадь, тут же наступит всеобщее изобилие, думал студент – и трудился пуще любой лошади.

А Мария, поначалу опечаленная панорамой тяжелой жизни афроамериканцев и кули, перешла в другой зал – и там встретила уже знакомый мир белошвеек и виконтов. Было еще лучше, чем в книге, – роскошь нарядов и обстановки, изящество князей и карет, пышность английского, французского и мадридского дворов видны были ясно и отчетливо (прежде, за чтением, она представляла мадридский двор наподобие гостиного).

Иван, поговорив с Марьей в промежутке между ужином и сном, слегка расстроился – где мадридский двор, а где крестьянская доля. Все из-за корысти кинопромышленников: потчуют народ сказками, вместо того чтобы показать что-нибудь дельное.

Вопрос, впрочем, решился сам собою: у Ивана и Марьи родился сын Петр, и потому синему посещать так часто, как хотелось, Марья не могла.

На помощь пришло радио! Вот оно, уж чудо, так чудо! Специальные государственные люди готовят специальные полезные радиопостановки. Можно кормить младенца, стирать пеленки или варить борщ – и одновременно слушать лекцию о жизни насекомых! Наладив радиоприемник, Иван вернулся в лабораторию: механическая двужильная лошадь удалась на славу, осталось научить ее размножаться, чтобы крестьянин поскорее получил дармовую (это непременно) тягловую силу.

Радио Марии понравилось тож, особенно после того, как она настроилась на волну "Радио-Виконт". А уж когда Ваня принес в дом телевизор (премия за саморазмножающуюся механическую лошадь), восторгам не было удержу. Иллюзион на дому: загрузила прачку-автомат, поставила в микроволновку "тефтели по-мексикански", посадила Петеньку рядышком на диван, дала ему погремушку – и встречай князей с королями прямо в собственной квартире. Уж как она переживала, когда умерла несчастная Диана! Потом, правда, успокоилась. Пришло понимание: там, в черном беспросветном тоннеле в «Мерседесе» находилась вовсе не принцесса, а кукла, настоящая же Диана есть она, Марья!

Ваничка, как узнал об этом, хотел тут же телевизор в окно и выбросить, но побоялся – вдруг упадет на механическую лошадь (те в последнее время невероятно расплодились, и теперь он решал обратную проблему, "айнкиндерсистем"). Поэтому студент (нет, уже приват-доцент) подарил телевизор детскому дому, а в своем завел три компьютера – Марье, Петеньке и себе. Теперь, посредством Сети, семья могла и любую фильму из существующих посмотреть, и радио послушать, хоть испанское, хоть мавританское, и книгу любую открыть, и даже поговорить с любым человеком, не выходя из будуара, детской или кабинета, – да и опасно выходить, когда кругом столько лошадей двужильных. Иван теперь будет работать дома, примером ведя семью к полному счастью!

(думаю над продолжением)

ИНТЕРНЕТ: Народ-блогоносец

Автор: Захаров, Павел

По мере проведения исследований выявляется множество удивительных общих свойств сетей столь разного происхождения. Например, очень многие сети являются «малыми мирами», поскольку путь от одного узла к другому зачастую намного меньше ожидаемого интуитивно. Один из самых известных экспериментов в истории социологии, проведенный психологом из Гарварда Стэнли Милгрэмом в 1967 году, показал, что жителей США объединяет цепочка в среднем из пяти знакомых или шести рукопожатий. Парадоксальность полученного результата привела к быстрой популяризации концепции малого мира, которая позже была продемонстрирована для сетей совместных съемок актеров и сотрудничества ученых. А недавно в процессе изучения русскоязычного сегмента LiveJournal наша группа из Швейцарского университета Фрибурга выяснила, что эта сеть – еще более тесный мир, где всех пользователей разделяет цепочка в среднем в 4,3 рукопожатия.

МИНИАТЮРНАЯ ВСЕЛЕННАЯ

Исследования сложных сетей уже давно стали одной из горячих тем, обсуждаемых на страницах не только научных, но и популярных журналов. Не раз обращалась к ним и "КТ". Интерес отчасти связан с близостью и осязаемостью изучаемых этой наукой объектов. К ним относятся и Интернет, и электрические сети, и сети взаимодействия белков, и сети совместной работы актеров, ученых и бизнесменов.

конце 90-х группа физиков из Университета Нотр-Дам (США) под руководством Альберто Барабаши предприняла попытку определить, насколько мал мир веба, то есть сколько в среднем требуется кликов, чтобы перейти от одной веб-страницы к другой. Оказалось, что уже в далеком 1999 году кликов требовалось всего лишь девятнадцать. Благодаря этой работе была сделана еще одна чрезвычайно важная и неожиданная находка – самоподобие структуры веба. Распределение количества ссылок, размещенных и указывающих на веб-страницы, спадает по степенному закону, что приводит к так называемому эффекту "толстого хвоста" распределения – наличию значительного количества страниц с чрезвычайно большим количеством ссылок.

С тех пор пошло-поехало: класс малых безразмерных сетей стал пополняться все новыми и новыми типами сетей окружающего нас мира. И вот, наконец, ученые снова взялись за самые сокровенные сети – сети человеческих взаимоотношений, или, попросту, социальные сети. Произошло это во многом благодаря набравшим популярность в последние годы блог-сервисам со встроенной поддержкой социальных связей, которым удалось накопить гигантские базы виртуальных взаимоотношений пользователей. Некоторые из них, такие как безусловный лидер в России – LiveJournal, или Живой Журнал, даже не думают скрывать свои базы ни от

праздного наблюдателя, ни от сетевого исследователя и более того – поддерживают бот-интерфейс, заметно упрощающий сбор данных. Эта возможность и была использована нашей группой для изучения доступной сети френдования1 LiveJournal. В LJ на момент написания статьи (май 2007 года) зарегистрировано больше 12 млн. пользователей, 1,8 млн. из которых, по сведениям LJ, активны. Начав с нескольких активных пользователей и исследуя все исходящие дружеские связи, краулер способен в течение некоторого времени собрать данные о более чем 4,3 млн. пользователей, пока не будут исчерпаны все ссылки. Этот блок сети, составляющий ее основную и самую важную часть, называют сильно связанным компонентом. Когда вся информация собрана исохранена на локальном компьютере, она может быть досконально исследована методами анализа графов.

Итак, является ли социальная сеть LJ "малым миром"? Оказывается, да. Конечно, LJ – очень тесный мир, где один пользователь соединен с другим цепочкой в среднем из пяти друзей. То есть требуется шесть шагов по друзьям, чтобы, начав с одного, достичь любого другого пользователя. Не правда ли, удивительное совпадение с легендарными шестью рукопожатиями Милгрэма?

АРХИПЕЛАГ ЖЖ

Но на этом неожиданности не заканчиваются. Что представляет собой подобная сеть?

Является ли она бессистемным переплетением связей, то есть случайной сетью, или ее структурой все же управляют некие скрытые законы. Читатель, знакомый с LiveJournal, тут же отметит, что кириллический ЖЖ [Я намеренно использовал термин «кириллическое» сообщество, а не «российское» или "русскоговорящее", поскольку оно не ограничивается определенной страной, национальностью или языком. Как правило, его составляют выходцы из стран бывшего СССР и Израиля, которые, однако, могут географически находиться где угодно. В дальнейшем под ЖЖ будет подразумеваться именно этот сегмент, а под LJ – сеть в целом] и остальной, преимущественно англоязычный LJ – совершенно разные сущности, и будет прав. Они лишь функционируют внутри одной программной системы, и собраны нами в один большой граф. Есть ли возможность разделить их, пользуясь лишь имеющейся информацией о дружеских связях?

Вспомним, что в виртуальной реальности блог-сервиса дружеские связи – это каналы распространения информации. Поместил, например, пользователь Петя в свой журнал новый анекдот, прочитали его друзья, возможно, скопировали себе, их друзья тоже почитали, посмеялись и скопировали в свои журналы и так далее. Анекдот начал свою диффузию по сети (рис. 1).

Почему диффузию? Потому что процесс описывается похожими законами, как и распространение эпидемий, и случайное блуждание по сети. Естественно, что кто-то прочтет этот анекдот одним из первых, кому-то он попадется во френдленте не один раз. Но будут и те, кто узнает о нем позже других, в силу того, что живет на другом «острове» социальной сети и его связь с остальным миром поддерживает лишь небольшое количество социальных цепочек.

Самый яркий пример подобного «острова» в сети – сообщество пользователей онлайновой RPG-игры Must Be Pop (community livejournal com/must_be_pop), насчитывающее более 15 тысяч членов. Выберите любого из членов этого сообщества и попробуйте добраться до первого известного вам журнала ЖЖ, переходя по дружеским связям. Сколько кликов потребуется? Если вы будете блуждать, не зная пути, то в среднем потребуется больше 111 кликов. Специфика членов этого сообщества в том, что они ведут вымышленные дневники реальных знаменитостей.

Не удивительно, что френдят и читают их, как правило, лишь другие поклонники этой игры. Отсюда и замкнутость.

Обнаружить подобный «остров» и определить границы этого обособленного ареала блоггеров позволяют все те же краулеры [Идея исследования веба при помощи произвольно блуждающих краулеров использована также и в алгоритме PageRank, определяющем рейтинг страниц для поисковика Google]. Если в среднем требуется 111 переходов, чтобы покинуть сообщество, и диаметр всей сети LJ равен шести, то мы почти наверняка можем быть уверены, что после, скажем, двух десятков переходов большинство отправленных краулеров останется внутри сообщества и лишь немногие успеют его покинуть. При этом количество краулеров, застигнутых на конкретном пользователе, поделенное на число входящих дружеских связей, – величина постоянная для всех членов сообщества, которая может быть использована для проверки принадлежности пользователя к тому или иному сообществу.

Вернемся теперь к кириллическому ЖЖ и отправим краулеры блуждать, начав с какого-нибудь известного блоггера – например, с журнала doctor_livsy, принадлежащего Сергею Лукьяненко. Ничто не мешает нам отправить вторую команду с отдаленного от ЖЖ пользователя, скажем, с журнала future_visions. Тогда для каждого пользователя LJ можно подсчитать количество краулеров того или иного семейства, остановившихся на нем на определенном шаге. Чем краулеров больше – тем ближе пользователь к их источнику. Распределение пользователей по количеству обнаруженных на их узлах краулеров можно представить графически в виде двухмерной карты.

Первое, что бросается в глаза, – наличие двух ярких «островов» пользователей, меньший из которых на поверку оказался группой кириллических пользователей ЖЖ, поскольку примерно 98% из ее участников используют кириллицу в своих журналах или комментариях. Анализ обнаруженной группы показал, что лишь один из каждых ста друзей пользователей ЖЖ находится вне кириллического сегмента. То есть в среднем потребуется 100 случайных кликов, прежде чем мы сможем покинуть ЖЖ и оказаться в англоговорящем LJ. Результат немногим уступает рекорду Must be Pop.

РУССКИЕ ЛИДЕРЫ

Что же препятствует установлению связей между ЖЖ и LJ? Первая и самая очевидная причина – языковой барьер. Не настолько распространено знание иностранных языков среди пользователей ЖЖ, как, например, среди немецких или французских языковых меньшинств. Однако дело не только в этом. В большинстве своем стиль дневников ЖЖ кардинально отличается от стиля журналов LJ, что опять-таки подтвердит любой более-менее знакомый с темой читатель. Как отмечал сам создатель LJ Брэд Фитцпатрик, типичный журнал ориентирован на десяток близких друзей в реальной жизни. Френдование виртуальных знакомых происходит крайне редко. В ЖЖ при этом значительная часть пользователей читает журналы людей, с которыми они лично не знакомы. Соответственно, и манера ведения журналов отличается от повседневных постов в частные дневнички. Самые известные и популярные журналы в ЖЖ принадле-жат писателям, журналистам, политическим активистам и обозревателям, так называемым тысячникам. Характерно, что в ЖЖ могучая кучка тысячников гораздо более многочисленна, чем в сети в целом. Забавно, что в ЖЖ тысячником является примерно каждый тысячный пользователь, тогда как в LJ таковых можно насчитать лишь по одному на 19 тысяч пользователей. Более того, в ЖЖ можно обнаружить десятитысячников, то есть тех, кого зафрендили больше 10 тысяч человек. Этих суперзвезд, правда, всего три. Во-первых, уже упомянутый doctor_livsy – журнал фантаста Сергея Лукьяненко, который популярен в значительной степени из-за офлайн-известности автора. Во-вторых, drugoi – "иллюстрированный журнал обо всем на свете" дизайнера Рустема Адагамова, где привлекает качественный и интересный контент. И, наконец, toster – плод социального эксперимента московского программиста Антона Волнухина, чьей целью было всеми возможными способами набрать как можно больше друзей. Во всем прочем LJ имеется лишь один десятитысячник – анонимный журнал I Harth Darth с регулярными комиксными лентами. За ним следует журнал-дневник фотомодели Elyse Sewell (7490 читателей) и заброшенный еще два года назад журнал The Quiz Diva (5669) с онлайн-тестами, в большинстве своем эротического содержания.

Как мы видим на рис. 2, хвост распределения популярности в ЖЖ значительно "толще", чем в LJ. Более того, распределение описывается степенным законом с тем же показателем 3, что и распределение для веба, обнаруженной группой Барабаши. Подобного рода сетевая геометрия была объяснена моделью копирования ссылок при росте сети. Суть этого механизма применительно к ЖЖ заключается в том, что новичок в блогосфере френдит других пользователей, исходя в основном из их популярности.При этом вероятность френдования того или иного участника прямо пропорциональна количеству уже зафрендивших его пользователей. Популярный пользователь со временем становится еще популярнее, или, как это иногда называют, "деньги идут к деньгам".

В остальном LJ такой процесс тоже имеет место, но его эффект гораздо менее выражен. Предыдущие исследования американского сектора LJ не обнаружили самоподобия структуры. Напротив, оказаось, что социальная сеть американских пользователей близка к обычной офлайновой социальной сети. То есть еще раз подтверждается, что этот сектор базируется на реальных, а не виртуальных знакомствах.

Но вернемся к пользователю toaster, основным методом которого было добавлять в друзья, чтобы быть добавленным в ответ. Исследование показало, что в среднем 80% дружеских связей в LJ взаимны, поэтому подобная стратегия набора читателей для своих дневников активно практикуется в ЖЖ. В результате количество друзей у среднестатистического представителя ЖЖ в два раза больше, чем у обитателя остальной части LJ. Если там каждый пользователь обладает в среднем шестнадцатью друзьями, то для ЖЖ этот показатель составляет 32. Еще заметнее это по размеру второго круга пользователя ЖЖ, то есть по "друзьям друзей". В среднем по сети размер второго круга – 540 пользователей, но в ЖЖ он порядка 3000. Таким образом, ЖЖ представляет собой плотно переплетенный клубок, в котором типичное расстояние между двумя журналами – 4,3 шага.

МИФ О ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

Процесс распространения информации аналогичен распространению эпидемий, лесных пожаров и формированию структуры геля. И это не только метафора, поскольку все эти процессы описываются одними и теми же уравнениями. Ранее исследователями было показано, что в сети, где узлы соединены совершенно случайно, без какого бы то ни было порядка, существует некий критический порог заразности болезни, называемый порогом перколяции. Если заразность болезни не превышает этот порог, эпидемия локализуется в некоей области сети и не распространяется дальше. Если порог пройден – эпидемия превращается в пандемию, и ею оказывается охвачена вся сеть, какой бы большой она ни была. Вспомните, как варится яйцо, – долгое время белок остается жидкой массой, пока вдруг, практически мгновенно, не превращается в упругое вещество, способное сохранять форму. Происходит это в тот момент, когда белки, составляющие яичный белок, объединяются в структуру, охватывающую весь яичный белок, перколируют. Оказалось, что в безмасштабных сетях этот порог отсутствует, то есть даже при минимальной заразности болезни она способна пробить себе дорогу ко всей сети. Для того чтобы воспрепятствовать распространению некоей новости, необходимо, чтобы почти 100% пользователей ее проигнорировали. Однако чтобы остановить новость организованным бойкотом, необходима поддержка группы из всего лишь 0,2% наиболее популярных пользователей, то есть тех, кто во френдах у более чем 750 человек. Если же вообще удалить этих пользователей из сети, ЖЖ попросту развалится на отдельные кластеры.

МЕНТАЛЬНОСТЬ В ГРАФАХ

Все упомянутые численные метрики сказываются на повседневной жизни ЖЖ. Вспомним, что пользователи – это не абстрактные узлы в сети, а живые люди, общающиеся и обменивающиеся мнениями в своих и чужих журналах. Они обсуждают, спорят, ссорятся, мирятся, делятся своими знаниями и здесь же черпают их, распространяют свои заблуждения и оказываются под влиянием чужих. В этом плане ЖЖ сравним с огромной нервной системой, где люди играют роль нейронов, распространяя по своим социальным связям нервные информационные импульсы, которые, проходя через многие журналы, фильтруются и перевариваются. Порой таким образом появляются образцы народной мудрости, полученные усилиями стихийных "мозговых штурмов". Иногда же определенные веяния, преодолевая некоторый порог, превращаются во флэш-мобы, информация о которых в кратчайшие сроки доносится практически до всех активных пользователей. Основной механизм флэш-моба – копирование чужих записей себе в журнал – по своему принципу ничем не отличается от копирования друзей, описанного ранее, и ЖЖ вновь оказывается уникальным в своей способности распространять повторяющуюся информацию благодаря самоподобной структуре (см. врезку).

Хотя сценарий развития общения в ЖЖ и зависит от индивидуальных качеств составляющих сеть пользователей, значительную роль здесь играет структура. Влияние последней можно изучить моделированием "динамики мнений" в социальной сети, заменив пользователей LJ на виртуальные автоматы, которые действуют по заранее заданному алгоритму, имитирующему мышление пользователей, и проследить, как будут формироваться мнения в подобной системе.

Этот подход уверенно набирает популярность и является наглядным примером сближения методов социологии и физики. Виртуальные ЖЖ-пользователи в модели имеют определенное мнение, выраженное неким числом. Предположим для простоты, что –1 соответствует резко отрицательному, +1 – резко положительному, а 0 – нейтральному мнению о некоемпредмете. Мнение автоматов не остается постоянным, оно меняется с течением времени в результате обсуждения с друзьями.

На каждом шаге моделирования автомат «выслушивает» мнения всех своих друзей, определяет среднее значение их численного мнения и делает некоторый шаг от своего текущего мнения к этому среднему. Пусть этот шаг будет равен половине разницы. Резонно предположить, что независимо от набора исходных данных рано или поздно автоматы придут к единому мнению. Начав же с одинакового для всех нейтрального мнения, они при нем и останутся. Однако же люди в реальном мире руководствуются не только чужими мнениями, они думают и приходят к самостоятельным выводам, получают информацию извне, да и просто порой неправильно понимают своих друзей и их мнение. Все это приводит к иррациональному поведению с точки зрения модели, которое тоже можно учесть, добавив шум. Пусть иногда, относительно редко (раз на тысячу обсуждений), робот меняет свое мнение на совершенно иное. В случайной сети это тоже не составляет большой проблемы: «оригинал» относительно быстро вернется к общепринятому мнению, не сильно повлияв на среднее.

Однако в данном случае наблюдается интересное явление: ЖЖ перестает быть в согласии с остальным LJ. В то время какструктура социальной сети англоязычного LJ подавляет иррациональное мнение своих «заблуждающихся» и сохраняет устойчиво нейтральное мнение, ЖЖ подвержен относительно резким отклонениям от средневзвешенного в обе стороны. И хотя среднее мнение пользователей никогда не доходит до экстремальных уровней, в большинстве случаев, исходя из мнения конкретного пользователя, можно практически безоши– бочно определить, к какому сообществу он принадлежит.

Причиной такого поведения является все тот же "толстый хвост" – слишком много чрезвычайно популярных пользователей. Достаточно одному из них иррационально изменить собственное мнение, и за ним потянется большое количество людей, которые, в свою очередь, потянут других, за френдивших уже их, и т. д. И хотя виновник недоразумения вскоре вернется к более взвешенному мнению, эффект уже будет достигнут – среднее мнение сообщества изменится и ЖЖ удалится от остального LJ. Тут свою роль сыграет слабая связанность ЖЖ с остальным LJ. Вспомним, что лишь одна из ста дружеских связей в ЖЖ присоединяет ЖЖ к LJ, чего явно недостаточно, чтобы обеспечивать эффективный обмен мнениями между этими сообществами. Что же следует из результатов подобного моделирования? Во-первых, как ни печаль но это осознавать, но даже абсолютное внимание к мнениям окружающих и готовность адаптировать свое мнение к мнению большинства не спасает нас от глобального недопонимания, если общество разобщено, как разделены ЖЖ и LJ. Присутствие людей, обладающих значительным влиянием на общественное мнение, выступает дестабилизирующим фактором и углубляет разрыв, даже если эти люди не имеют злого умысла. Следует учесть, что мы проанализировали очень грубую модель, лишь отдаленно повторяющую реальный социум. Добавление в модель людей, намеренно и еленаправленно вводящих окружающих в заблуждение, а также "экстремистов", неохотно меняющих свое мнение, может значительно усугубить ситуацию. В LJ многочисленные пользователи, имеющие примерно равный ранг популяр– ности, эффективно сглаживают откло– нения именно за счет демократичности структуры. В кириллическом ЖЖ тысячники оказывают гораздо большее влияние на настроения в ЖЖ, которое лишь частично компенсируется большинством рядовых пользователей, оригинальные мнения ко– торых, напротив, могут легко затеряться и не быть услышанным. Происходит естественное разграничение пользователей на пишущее меньшинство и читающее большинство – ситуация, обычная для мира вне Интернета. Нам свойственно винить правительства, государственные границы, разницу уровней жизни в недопонимании других народов, однако в виртуальной среде, где все равны и отсутствуют межгосударственные границы и диктат политических систем [Возможно, не совсем верно ограничивать влияние политических систем офлайн-жизнью граждан. – Прим. ред.], мы продолжаем привычно обособляться, формируя свой субкультурный анклав. При этом, как в случае ЖЖ, сама собой выстраивается иерархическая система, где некое меньшинство «избранных» наделяется несоразмерно большим влиянием, степень которого даже трудно вообразить. Во благо или во вред подобные особенности – вопрос с долгой историей, так и не получивший точного ответа.

ТЕХНОЛОГИИ: Улики под сомнением

Автор: Киви Берд

Постоянный рост доли преступлений, так или иначе совершаемых с применением компьютеров, – это вполне закономерное следствие процессов всеобщей компьютеризации. С одной стороны, остается лишь радоваться, что никому, похоже, не приходит в голову навязчивая идея винить именно компьютерные технологии в никак не снижающемся уровне преступности. С другой же стороны, не может не озадачивать определенная, скажем так, неадекватность, с которой подобного рода технологии зачастую воспринимаются в судах. Особенно это очевидно при извлечении экспертами из компьютеров доказательств вины в виде разного рода лог-файлов, содержимого технических полей в файлах и прочих данных и программ.

Имеется отчетливая тенденция к излишне завышенным оценкам достоверности подобного рода улик. Как сказано в одном из недавних решений американского суда, компьютерные записи "уникально надежны в том смысле, что они были сгенерированы компьютером, а не являются результатом записей человека"… Для любого специалиста – да и просто продвинутого пользователя – вполне очевидно, что сформулировать подобную идею мог лишь тот мыслитель, кто очень смутно представляет себе принципы работы компьютера и степень возможного контроля человека за содержимым файлов.

Конечно, среди компьютерных экспертов, участвующих в криминальных расследованиях, нет недостатка в честных и знающих людях, которые в своих выступлениях и статьях пытаются объяснить суду, полиции и обществу реальное положение дел. Они рассказывают о том, что содержимое любого лог-файла при желании можно менять; о том, что легко доступны несложные утилиты для быстрой перезаписи содержимого в технических полях файлов, невидимых обычному пользователю. О том, наконец, что грамотный злоумышленник может сделать с содержимым компьютера что угодно – как вычистить практически все обычно используемые улики, так и залить в память машины тучу фальшивых доказательств вины вполне натурального вида.

Но главная проблема в том, что компьютерные улики – это лишь наиболее очевидный пример излишнего доверия правосудия к не особенно надежным доказательствам. И если копнуть чуть глубже, то нечто похожее откроется и в других, куда более освоенных областях криминалистической науки.

Абсолютно надежный метод?

ИГРУШКА

Один из наиболее известных «антиследственных» инструментов, пакет Metasploit Framework, часто используемый в компьютерных преступлениях для заметания следов, берет начало от сетевой игры Metasploit.

Никто в здравом уме не станет спорить, что анализ отпечатков пальцев является ценным и в основном надежным инструментом при всяком криминальном расследовании. Но нельзя игнорировать и тот факт, что несмотря на более чем вековую историю, методы дактилоскопии никогда не оценивались на надежность по принятым в науке критериям (см., например, материал в NewScientist com от 19 сентября 2005 г. "How far should fingerprints be trusted?"). Причина в том, что отпечатки пальцев начали использовать как веские доказательства раньше, чем стало нормой применение серьезных критериев для оценки научности метода. Сегодня это вопиющее несоответствие попросту парадоксально, поскольку подобной оценки требуют правила, регулирующие принятие научных свидетельств в судах, например, США.

Принятое американским верховным судом в 1993 году особое постановление (Daubert ruling, то есть по делу Доберта) определило пять базовых критериев, на основе которых судьям надлежит учитывать в своих решениях заключения научной экспертизы. Согласно одному из этих критериев, криминалистические методики анализа должны иметь четко определенную вероятность ошибок. Но именно этот параметр для отпечатков пальцев никогда строго не оценивался. Более того, поскольку в постановлении сделана оговорка, что судьи не обязаны привлекать критерии или «факторы» Доберта в каждом из рассматриваемых дел, то на дактилоскопию эти правила до сих пор так и не распространены.

Министерство юстиции США по сию пору упорно настаивает, что свидетельства по отпечаткам пальцев имеют "нулевую степень ошибок" и поэтому находятся вне всяких юридических дебатов. Примерно такова же ситуация в других странах. Согласно давней традиции, дактилоскопическая экспертиза должна давать лишь один из двух возможных ответов: «да» или "нет". IAI, Международная ассоциация идентификации, старейшая и крупнейшая в мире профессиональная организация криминалистов, в никем не отменявшейся резолюции 1979 года декларирует, что всякий эксперт, дающий "свидетельство о возможном, вероятном или похожем совпадении отпечатков должен расцениваться как занимающийся неподобающими вещами". Эту же формулировку практически дословно повторяют и текущие инструкции "научной рабочей группы" SWGFAST, устанавливающей стандарты дактилоскопической экспертизы в Северной Америке: "Идентификация по отпечаткам пальцев – это абсолютное заключение. Вероятные или возможные идентификации находятся за пределами приемлемого для этой науки".

Но как бы эксперты-администраторы дактилоскопии ни настаивали на абсолютной истинности своей науки, вопросы о степени достоверности в выводах криминалистов все равно постоянно возникают. В 1995 году под патронажем CTS, Объединенной службы тестирований, удалось-таки впервые устроить проверку работы экспертов, которая была официально "подготовлена, проведена и проанализирована" профессиональной ассоциацией IAI. Результаты тестов оказались совершенно обескураживающими. Для анализа поступило четыре полных комплекта отпечатков всех десяти пальцев из базы и семь остаточных отпечатков, снятых с улик. Из 156 человек, принявших участие в тесте, меньше половины (68 экспертов, или 44%) правильно классифицировали все семь следов. (см. Journal of Law and Policy, v.13, 2005, No. 1, S.L.Zabell, Fingerprint Evidence). А в целом проверка дала 48 неверных идентификаций. Понятно, что для "науки", безапелляционно претендующей на абсолютную достоверность своих выводов, подобный результат выглядит просто неприлично.

До такой степени мутная ситуация в столь серьезном деле не может, естественно, не беспокоить научную общественность. В 2003 году Национальная академия наук США предложила исследовательскую программу для проверки научной достоверности всех существующих на сегодня криминалистических техник анализа – от отпечатков пальцев и экспертизы волос до баллистики и детекторов лжи. Идея всем вроде бы понравилась, под финансирование программы быстро нашли фонды и спонсоров, однако вскоре проект развалился: спонсоры из индустрии, процветающие на заказах биометрических систем опознания и прочих средств глобальной войны с терроризмом, в качестве главного условия потребовали от ученых, что сами будут контролировать как оценку получаемых при исследованиях результатов, так и доступность этих результатов для общества. На таких условиях ученые работать отказались, после чего проект исключили и из программы государственного финансирования.

А на фронтах борьбы с мировым терроризмом тем временем разразилось дело Брэндона Мэйфилда (Brandon Mayfield). Самое скандальное, можно сказать, «дактилоскопическое» дело последних лет, продемонстрировавшее, какова реальная ценность отпечатков пальцев в качестве главного доказательства вины. История эта началась с расследования террористических взрывов в Мадриде 11 марта 2004 года, где важнейшей уликой для следствия стал обнаруженный вскоре пластиковый пакет с детонаторами. Взрыватели были аналогичны тем, что использовались в бомбах на мадридских железных дорогах, а на поверхности сумки нашли отпечатки пальцев, которые были запущены по базам международной розыскной системы. Принадлежащая ФБР США крупнейшая в мире дактилоскопическая база IAFIS ("Объединенная автоматизированная система идентификации по отпечаткам пальцев") обнаружила в своих хранилищах нужное соответствие, которое трое собственных экспертов ФБР и один приглашенный со стороны квалифицировали как "стопроцентно надежное" и "абсолютно неоспоримое совпадение".

Идентифицируя человека всего по одному отпечатку пальца со столь высоким процентом уверенности, эксперты явно руководствовались сопутствующими обстоятельствами. А именно – сильно «подозрительной» личностью обладателя злосчастного пальца. Ибо выявленный в базе IAFIS отпечаток принадлежал адвокату Брэндону Мэйфилду из Портленда, штат Орегон. Который мало того что был женат на мусульманке-египтянке и пару лет назад защищал в суде человека, подозревавшегося в терроризме, так еще и сам обратился в ислам. Эксперты-криминалисты из Испании, к их чести, с самого начала выразили сильное сомнение в правильности идентификации Мэйфилда, указав, что видят лишь восемь точек подобия между его дактилоскопией и отпечатком на сумке. Однако в ФБР категорично настаивали, что их специалисты выявили пятнадцать таких точек, да к тому же и личность Мэйфилда практически идеально вписывается в образ исламского экстремиста.

Точность

Разные методы генетической идентификации по ДНК дают оценочную вероятность ошибки от 1 на миллиард до 1 на 100 миллиардов.

Мэйфилда, естественно, тут же отправили за решетку, и неизвестно, чем бы вся эта передряга для него закончилась, не отлови испанская полиция еще через две недели другого человека, алжирца Унана Дауда, у которого не один, а все отпечатки пальцев совпали со следами на пакете с детонаторами. Арестованного в Америке адвоката-мусульманина пришлось, конечно, отпустить. Лишь через полтора года после этого, зимой 2006-го Министерство юстиции США официально разобралось в происшедшем, слегка попеняло ФБР за небрежность в работе и выплатило пострадавшему адвокату 2 млн. долларов за несправедливое преследование. Однако надежность и объективность дактилоскопической экспертизы при этом не ставилась под сомнение ни в малейшей степени. Хотя повод был более чем подходящий.

Своеобразный оборот эта же история получила в Великобритании. На проходившей в Лондоне конференции Biometrics 2005 была представлена любопытная работа, имеющая прямое отношение к делу Мэйфилда. Ученые британского Университета Саутгемптона Итьел Дрор и Эльза Перон (Itiel Dror, Ailsa Pеron) решили выяснить, насколько влияют на заключения экспертов их предубеждения в сомнительных ситуациях, когда нет абсолютного соответствия между двумя сопоставляемыми отпечатками. Результаты исследователей наглядно показали, как заранее сформированное у людей мнение оказывает столь существенное влияние на экспертизу, что вывод может прямо противоречить их же собственному компетентному заключению, сделанному для суда в прежние годы.