文摘

我们提出一个社会自发的自组织产生临界模型和弹性,自组织颞临界(SOTC)。criticality-induced远程相关支持社会福利,可以解释为社会制度越来越认识到这一事实的利他主义产生的社会效益。我们表明,当自发的自底向上的利他主义的出现取代了一个自上而下的过程,模仿一个精英的领导,关键事件支持系统的弹性变成崩溃,对应于瀑布领先的精英。我们还与数值模拟显示,自顶向下SOTC缺乏自下而上SOTC的弹性。我们提出这个理论模型为社会学理论的数学基础画报》1901年由帕累托解释的兴衰精英。

1。介绍

海特的新书1)旨在解释的心理原因冲突各方之间的争论从心理学到进化生物学,从宗教社会学理论。之间存在一个连接这些冲突和社会适应能力,应该是足够强大的,避免社会崩溃或快速的社会变革。这些重要的社会学问题是解决1901年由帕累托(2),讨论了精英们应该培养的能力,以适应不断变化的环境。本文的主要目的是讨论作出贡献的弹性问题,用一个简化的模型,被我们组最近提议解决利他主义的悖论,即合作的出现从个体的社会互动使他们选择合作, ,和背叛, ,自身利益的基础上(3]。

自发组织的新模式(3)是基于猜测,韧性之间存在密切的关系和信息传输,韧性和意识、意识和临界。

1.1。临界和时间复杂性

相变和临界现象经常发生在自然界中,物理学家们广泛研究;见,例如,(4]。伊辛模型(5]最初引入解释铁磁相变是众所周知的,和精确解发现昂萨格(6]相变的发生在二维情况下是公认优秀理论成果的一个例子。在过去的几年里,一些科学家已经使用伊辛模型阐明生物学和神经生理学集体过程(7- - - - - -10]。更准确地说,作者的7]伊辛模型用来解释生物网络的集体行为和作者的8- - - - - -10]采用伊辛模型的目的是支持他们的假设,大脑在临界工作,但没有建立一个明确区分相变和自组织临界性11]。最后,我们不得不提到伊辛模型是常用的,看到的,例如,(12,13),最大熵模型神经生理学数据受到约束。临界这个词是用来表示身体状况相应的相变的发生,采用合适的价值生成的控制参数 。

决策模型(DMM) (14),用于部分2和3,被证明15相变)生成的函数的控制参数相同的伊辛模型,控制参数是温度。换句话说,价值属于伊辛普遍性类(14]。

在临界状态,即当系统的动力学控制参数决定的产生相变,意味着字段 ,这在本文中被定义为合作者的数量的比值差异和叛教者的数量单位的总数,在消失的价值波动。消失的价值是一个的发生重要的事件。关键的事件定义如下。连续关键事件之间的时间间隔是所描述的等待时间概率密度函数(PDF)在长期的限制 有逆幂律(IPL)结构: 与 。关键事件再度从而使相关函数如果消失 。

在大脑的动态有广泛共识意识和临界状态之间的联系。见,例如,(9,16- - - - - -18)和最近纸(19]。脑电图(EEG)信号的特点是突然的变化,称为快速过渡过程(RTP),这是证明(20.,21更新non-Poisson事件), 。这意味着大脑清醒状态是发电机的关键事件。

关键事件是负责运输的信息从一个系统在临界到另一个系统在临界(22]。此外,关键事件的出现要求复杂系统的大小是有限的。在这篇文章中是系统内的单位总数。强度的波动意味着领域遵循一般的处方 在哪里 使用价值在临界时,是指字段 ,与 , (23]。对于SOTC [3),与 ,看到部分2,我们发现 。这些criticality-induced波动,成为有限值的可见 ,被称为一个表达式的时间复杂度。

1.2。群体智慧和韧性

我们可以负担得起一个直观的解释重要的(复杂)的事件,使用的例子,一群飞鸟飞行在一个给定的方向,作为一个自组织的影响。一个至关重要的(复杂的)事件相当于一个完整的复兴群,一个组织解体后可以自由选择任何新的飞行方向。外部波动甚至弱强度可以使复杂的系统在一个给定的方向移动,如果它发生在确切的即时的自由意志SOTC模型系统。重要的是要强调,组织崩溃不是精英的秋天,随后将讨论,因为羊群自组织是自发产生的,不取决于领导者的作用。一个新的飞行方向的选择是由外部刺激的强度较弱的同时发生崩溃,从而暗示的性质匹配的复杂性摄动和扰动复杂系统(14]。

如前所述,关键事件支持传输的信息从一个复杂的系统到另一个(22]。关键事件生成的临界,因此信息的传输变得最大限度有效临界(24]。

然而,临界也可能致命的弱点的一个复杂的系统,如果临界是由一个微调控制参数。事实上,致力于少数民族表演当一个关键事件发生时的价值可以使系统从状态国家(25]。我们在此表明,缺乏弹性不共享的自下而上SOTC建模方法;事实上,从底部产生一个弹性的社会组织。

1.3。从生成的临界自组织控制参数的微调

的模型3]是一种自发跃迁临界,揭示了事件的时间属性的出现至关重要的事件,从而解释采用自组织名称颞临界(SOTC)来定义它。我们表明,自底向上SOTC建模是有弹性的,自顶向下SOTC建模。我们相信SOTC模型有助于促进海特(的社会学问题的讨论1复杂性科学的工具。事实上,海特强调,保守派和自由派之间的政治冲突是由于文化和宗教的影响,建立部门的影响。我们相信这些文化自上而下SOTC的方法可用于模型的影响。这是一个极其困难的问题,使之更加困难的哲学争论(道德的定义26]。根据海特的出色的照片,休谟的哲学起源和Menciu可能与自底向上兼容合作,而假设道德超越人性从柏拉图到康德,解释(1),可能证明自上而下的视角。我们极其简化的假设,也就是自上而下的SOTC,破坏社会适应力,解释的精英,如果他们只是有限的群体,这一现象可能是因为注意到“我们的想法是为groupish义”(1]。社会冲突的根源似乎是文化进化与生命进化。这些文化引起冲突可能克服生物起源的合作。

1.4。道德自底向上和自顶向下的方法

清晰的部分2和3我们提供一个审查SOTC模型的3),而强调SOTC模型的一些性质,并不是原始论文所讨论的,例如,单一单位的行为与他们频繁的回归的条件独立的其他单位,自下而上的过程和自顶向下的帕累托周期模型的版本。这篇论文之前的原始结果表明缺乏弹性的自顶向下SOTC模型和鲁棒性的自底向上SOTC模型,说明的部分4。我们把部分5平衡结果本文对开放的问题,我们建议在今后的研究学习。

2。自底向上的方法时间临界自组织

单一个人的决定在我们的模型中都是按照标准的有限理性(27,28),扩大了卡尼曼(29日),最近在进化博弈论的角度讨论(废气温度)30.,31日]。决策过程的非理性成分也强调吉仁泽[的工作32,33]。此个体决策使用价值。社交网络的个人针对提高收益的控制参数 ,对个人 ,发展对临界,从而创建一个智能组(34),可能连接到智能无意识吉仁泽[33),领导个人迅速,但本质上是明智的决定。正如我们将看到的,时间的演变是缓慢的,因为它取决于个人的回报在更早的时间,对应于缓慢的思维机制讨论卡尼曼(29日]。

2.1。直觉和情感层面

在本文中,我们使用一个二维晶格上的数字的大小 ,与 个人,我们集 。数字是基于个人的多数意见不完全模仿他们四个最近的邻居,从而偏压的概率转换从一个合作者()是一个叛逃者(): 在哪里最近的邻居个体的数量合作伙伴,脱北者的数量,每个简单的格子 最近的邻居。以同样的方式过渡率叛逃者合作者是

无偏转换速率 在整个计算, 定义过程的时间尺度。数字已被证明(14)进行临界相变和伊辛普遍性类中所有的成员网络的成员可以相互合作,取决于交互强度的大小(14]。然而,这种重要的分配获得的结果是所有的个人同等程度的关注最近的邻居的意见, 。这里每个人可能有不同程度的关注,这种程度的关注并不符合互惠原则。注意个人的程度致力于个人可能不同于个体的关注程度致力于个人 。解释个人受她的影响最近的邻居,让我们考虑,例如,(4)。我们正在考虑是一个合作伙伴,(4)建立的速度转换到背叛状态。如果 率降低,极限的消失 。当然,这将有利于合作状态的影响。

2.2。合理的水平

这个决策过程是快速和情感,不涉及任何直接推理的回报。连接与利益,根据Kanheman缓慢的思维机制讨论(29日),是建立在一个更长的时间范围,单一个体产生一个影响的过程旨在最大化自己的收益。定义回报我们采用“囚徒困境”游戏(PDG) [35]。两名球员互动和获得回报的交互采用变节或合作策略。如果双方选择合作策略,他们每个人收到回报和他们的社会会收到回报 。玩家选择背叛策略收到回报 。作弊的诱惑,建立了通过设置条件 。然而,这个更大的收益分配给叛逃者只有在其他球员选择合作。玩家选择合作收到回报 ,这是小于 。如果其他球员也选择背叛,这两名球员的回报 ,这是小于 。PDG基于关键的回报 和 。

我们采用的选择参数值由Gintis [35)和设置 , , 。的最大可能值2,我们选择的价值 ,这是一个非常强大的动力去作弊。这些选择在表中做了总结1。我们评估个体的社会效益,以及社会作为一个整体如下。我们定义回报对个人的平均回报从相互作用的四个最近的邻居。如果两个玩家的一对合作者,个人的贡献的回报是 。如果一个人两个人玩的合作者和其他叛逃者,贡献的回报是 。如果两个玩家的叛逃者,贡献的回报是 。回报个人四个求和的年代。

每个接收的总回报的游戏四个最近的邻居和调整她的模仿优势如下: 的参数决定了利益的个人部分的强度变化在他们的回报。关键方程(6)是基于假设直观的决策过程是如此之快,在两次 和 可以快速评估相应的回报的基础上决定由每个和她4最近的邻居。调整社会敏感度的决定需要的时间间隔 ,而直观的决策几乎是瞬时的。

右边第二项(6)是两个量之间的比率,对于特殊情况消失。在这些情况下,我们设置了条件 与 。我们选择 但是对于其他值我们得到相同的结果。当→负我们设置它等于零。

注意,在消失的时间间隔的限制(6)相关的时间变化率模仿一个人的力量的时间变化率的对数当地的个人回报。在全球范围内,有利于社会的所有个人是由平均所有的: 而模仿的力量是由平均超过所有 :

在本节中,讨论的自底向上的情况下计算完成了参数 , , , 社会效益,模仿能力,意思是从零开始。

的结果图1用于建立自下而上的利他主义的起源,而不是解释它,因为它是经常做,religion-induced自上而下的过程的结果。自顶向下的流程生成的计算表明,利他主义削弱了系统的韧性,而真正的自底向上的方法使得利他主义的出现强劲的反对外部扰动。图1显示的时间演化个体社会敏感度特点是突然的跳跃,不时也会带回单一个体的行为完全独立的选择由她最近的邻居。这是一个健康的社会条件,使全局属性的影响 , ,和主机关键事件支持不同社会制度之间的信息的传播,国家或政党。

强调关键事件的发生在社会系统在自底向上的利他主义的出现,我们必须扩展方法用于生成的临界控制参数的微调 。在这种情况下,在临界场周围波动消失的平均值和关键事件对应的发生这消失的价值15,23]。我们遵循36)和评估适当的非零的平均值的波动 。解释这个选择注意,在传统的临界状态的情况下,由一个适当的控制参数的选择 ,与 , 是价值发生相变的发生。这是使的意思是字段值传统的价值波动 与复杂的波动和生成criticality-induced情报(37,38]。在SOTC模型的情况下这种情况criticality-induced情报的波动周围 ,是自然生成的。当达到临界条件复杂的波动周围不再发生吗 ,但秩序的积极价值 。的时间间隔之间的连续的过境点监控水平和相应的等待时间PDF如图2。

图2,类似于图(3),进行比较4与图4,说明独立的扰动。我们限制自己注意到时间复杂性出现在中间渐近政权(3),它的特点是IPL指数 房地产在临界共享的其他系统;见,例如,(22]。这是证据,自发跃迁临界还生成关键事件负责信息传输。早期的研究(3)确认的关键事件促进了交通信息从一个到另一个复杂的社会系统,如果两个系统在临界自组织的自发过程。

尽管指数截断可能导致误导性结论Poisson-like性格长期政权的淬灭了表现的复杂性,信息的传输是由中间渐近。在前面工作的3]我们研究运输效率的信息从一个自下而上SOTC到另一个相同的SOTC和我们发现的最大效率的信息传输对应 摘要研究的条件。这些有趣的效果的解释是这样的。波动产生重要事件的强度随尺寸增加,根据以下公式(参见情商。(3): 与 。请注意,表示变量的波动的强度 ,在他们的平均值。因此,系统 有着至关重要的波动较小的强度,从而解释了降低信息传输的过程。对于价值观 ,指数截断的角色变得更加重要和复杂的中间渐近的时间延长降低并最终中间渐近政权消失,把系统变成一个泊松系统,没有复杂性。这大大减少的影响信息传输过程的效率。至于自底向上的弹性SOTC而言,本文的理论是基于弹性之间的联系和信息传输的效率。因此结果自下而上SOTC的韧性 自动对应的最大弹性(39]。

3所示。自顶向下方法时间临界自组织

自组织自顶向下的方法是通过使用(4)和(5)。采用自顶向下的角度实现替换(6), 自顶向下的起源这一过程是由明显的网络中的所有个人被迫采用同一时间模仿的力量。此外,理性的选择是由集体收益的基础上 ,PDG使用。自底向上的方法的概念上的差别部分2令人印象深刻。事实上,(11)这个社会的所有人必须在同一时间和改变他们的社会敏感性信息全球收益的增加或减少,意味着所有的个人给出这些信息从中央源如政府,表明一种组织已经存在并不是由个体之间的交互。在[3的假设是存在一个仁慈的独裁者和领导这样一个过程。我们利用帕累托的社会理论的假设,这个过程意味着精英的领导2]。

右边第二项(11)是两个量之间的比率,类似于自底向上的模型,在特殊情况下消失。在这些情况下,完成部分2,我们设置了条件 与 。我们选择 。当→负我们设置它等于零。

对于自顶向下的情况在本节中,讨论计算完成了参数 , , , 社会效益,模仿能力,意思是从零开始。选择比在自底向上的情况下,因为过渡到临界自顶向下的情况下慢得多(见图1和3)。

一个精英的领导下,见图3,控制参数显示了一个行为完全不同于图1。在本节中,我们关注的行为没有扰动并讨论扰动的影响4。没有扰动有瞬态 来 后,时间序列的起落。的价值调整根据(11)小值最大的价值 ,这是众所周知的,对应于一个超临界条件下的传统价值。当我们设置使用微调控制参数的方法 ;社会制度远非情报条件,根据一个被广泛接受的观点9,16- - - - - -19)需要临界。平均场有非常快的波动值接近于1,但是这些波动是泊松和传统价值体系失去了复杂性22]。

落在小的值是精英的解释为下降。亚临界条件下,以及超临界,特点是缺乏智慧。我们必须的话也值明显小于 表明,有很多单位 ,就像图的单单位1接近 。总之,小和最大的价值受到缺乏意识,转变 太快的社会制度受益于情报的关键条件。这种缺乏情报负责缺乏弹性。超临界状态中的逗留时间对应于精英的时间期限。我们不需要迷惑的波动与平均场这里没有显示。的波动周围总是泊松,意味着值接近1,什么时候接近和周围的消失意味着价值下降。

有趣的是注意到,还连续下跌精英之间的时间间隔是一个复杂的动态过程,其特征是一个联赛, 在这种情况下,由图如图所示4。然而,系统没有弹性。逗留在超临界状态明显大于 特点是快泊松波动和外部扰动可以很容易地影响这个政权的时间(40]。事实上,泊松事件和关键事件之间最大的区别是,前者的事件服从传统的线性响应理论和任何形式的扰动可以深深影响他们的动态,从而破坏社会适应力,在下一节中我们将展示。

4所示。微扰自组织的社会

来证明前面部分的参数与数值模拟的结果我们将本节说明一些数值试验对扰动的影响社会自组织的过程。

首先,让我们定义两个不同来源的微扰,独立的和承诺少数民族。我们假设少数独立的个体存在。一个独立的个体特征是一个单位 。因此本单元不采用(6),完全不敏感个体之间的联系和社会受益,收益率(殖利率)合作的出现(3]。这独立个体的扰动性质是意识到的事实,同时保持独立 是完全独立于其他单位所作的选择,她最近的邻居受到独立的选择通过数字和回报的评价吗(6)。

在自顶向下SOTC模型独立影响通过他的消失过程的贡献并通过他的贡献全球回报(11)。独立的微扰时更加毁灭性的无党派人士通过社交网络可以随机移动。

另一种扰动,产生的少数民族,已经研究了在其他地方(25]。这些都是少数民族,使选择的状态 。提交的少数民族也称为狂热者和被许多出版物的主题;参见[41为一组广泛的引用。这些出版物强调戏剧性的狂热者对他们的社会后果,从而暗示他们的模型的组织没有弹性。做实验微扰的狂热者在此表明,自顶向下SOTC模型股票缺乏韧性这些早期的研究中观察到的狂热者的社会影响。自底向上SOTC模型似乎是唯一完全弹性模型。

让我们首先讨论最强的扰动源,随机移动无党派人士。在任何时间的第一步 是独立的随机选择扮演的角色;也就是说,我们强迫她接受的价值 或价值 ,以同样的概率。在自底向上SOTC这个扰动的时间演化上并没有显著的影响 ,由图所示5。

在自顶向下SOTC这种扰动的影响令人印象深刻。图的黑线3显示了一个精英的上升和下降。弱噪声扰动成为了相同的红线图,这表明,镇定的精英的逗留时间充满了许多瀑布,清楚地表现缺乏社会适应能力。

重要的信息缺乏弹性的自上而下的SOTC提供图4,显示不同的值的阈值用于查找关键事件的统计数据。当阈值 ,接近顶部超临界区域达成的系统,中间渐近幂指数 ,比自底向上SOTC。采用阈值 作为一个精英取消中间的崩溃的影响渐近时间复杂度和恩惠的出生泊松的肩膀。独立的噪声扰动使这种行为更加明显。这个指数强劲的肩膀是一个签名的动态复杂性和从non-Poisson过渡到泊松的行为(3]。

独立的微扰作用较弱,如果独立个体不会移动。这对这种形式的扰动如图6,表明即使在这种情况下,自下而上SOTC模型比自顶向下更健壮。

我们建立独立个体的扰动方式不同。我们假设所有的分数单位是独立的他们的时间。结果在图7。很明显从图自底向上SOTC模型比两场更有弹性,甚至最暴力的破坏形式。

最后在图8我们的行动承诺的少数民族。我们看到,只有自底向上SOTC模型是有弹性的。自顶向下SOTC模型同样的缺乏弹性临界普通数字所示。

5。结论

这是非凡的,根据SOTC至关重要的事件可能是有害和有益的。如果全球参数 ,波动在长程关联生成平均值,返回值消失,暂时的崩溃是变成了一个社会的灾难。到崩溃 将对应于一个新的初始条件,通过图吗1,生成一个新的组织将开始再次上升为首的新一代精英(2]。然而,真正的自下而上的过程主要时间演化图所示1预计将保持永远的社会制度的条件弱波动 。换句话说,有一个令人印象深刻的区别关键事件由弱波动 的回归的值 采用自顶向下的过程产生的,由一个精英。

本文的主要结论关于弹性临界对于弹性是必要的,但它是不够的。自顶向下SOTC产生临界模型,但它不是有弹性。因此从一个自上而下SOTC模型系统信息传输到另一个自上而下SOTC模型系统预计将发生的复杂性相匹配,尽管两个系统没有弹性和传输的信息可以很容易满足杂散干扰噪声。

一个有吸引力的自底向上的弹性性质的解释SOTC模型是完全民主的理想条件是最健壮的社会组织形式。

摘要社会回报评估使用PDG [35]。“囚徒困境”游戏领域的常用的废气温度(42,43]。废气温度旨在解决网络互惠的利他主义的悖论使用概念(43]。游戏很多次在网络上每一个被最近的邻居和一组采用战略最成功的最近邻。自合作者比集群的集群叛逃者,这是合理的最成功的最近的邻居是一个合作者。然而,这种尝试模仿集体智慧的行动失败了,因为单位的社会活动,在亚临界,扰乱网络互惠的有利影响44,45]。我们注意到SOTC建模代表试图修改字段防止废气温度的限制,例如,网络互惠的概念从产生一个令人满意的解决利他主义的悖论。

人类倾向于合作是生物进化的结果,向临界自发进化的。出现成熟的时间生物学和物理学的统一模型做出必要的雄心勃勃的目标实现严格的科学基础这一重要的人类特征(46,47]。临界的自发跃迁SOTC有助于绕过当前废气温度领域的局限性。SOTC模型,如本文所示,可以适应考虑自顶向下流程与精英的nonresilient行动。可以补充非理性决策过程的基础上(4)和(5)与自以为是的偏见1)考虑宗教或其他的影响偏振的影响。我们预计,这种概括SOTC理论将导致缺乏社会适应能力。然而,这是作为未来研究的主题。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

Korosh Mahmoodi和保罗Grigolini热情感谢ARO和韦尔奇通过赠款支持。w911nf - 15 - 1 - 0245,也没有。b - 1577,分别。