WW II: Chiến Lược, Chiến Thuật, Chiến Cụ, Chiến Sỹ, Chiến Đấu và Chiến Thắng!

(Tiếp)

Người giàu trở nên giàu hơn

Câu hỏi vì sao lý thuyết mạng ngẫu nhiên không phản ánh đúng thực tại? mà chúng ta phải cầu cứu đến các mạng không tỷ lệ? Có thể có hai lý do sau đây khi nghiên cứu kỹ các công trình của Erdos & Renyi:

1/ Khi phát triển mô hình của mình Erdos & Renyi cho rằng số các nút gần như là không đổi (constant). Sau đó họ đặt các đường nối vào. Năm 1990 chỉ có một trang web đến bây giờ đã có tới hơn 3 tỷ trang. Vì sự phát triển mạnh như vậy nên những nút cũ có nhiều hy vọng có thêm nhiều đường nối.

2/ Các nút không như nhau. Điều quen thuộc là khi vào mạng để kết nối ta chọn một số trang web có nhiều đường nối hơn vì chúng dễ tìm hơn. Đó gọi là “liên kết ưu tiên” (preferential attachments). Tương tự như những công trình khoa học được tham chiếu nhiều thì lại được nhiều người nghiên cứu và tham chiếu.

Chính hai lý do trên – sự tăng trưởng của số nút và sự liên kết ưu tiên giải thích được sự xuất hiện các trục. Đây là tình huống nhà giàu lại giàu thêm.

Các tác giả Albert-Laszlo Barabasi & Eric Bonabeau đã thực hiện mô phỏng máy tính dựa trên hai nguyên tắc trên và tìm ra được cấu trúc không tỷ lệ scale-free và hiểu được vì sao mạng không tỷ lệ lại phổ biến như thế trong thực tại. Hai nguyên tắc đó cũng giải thích được nhiều mạng sinh học.

Gót chân Achille

Những mạng phức hợp có tính chất kháng sốc đối với những sự cố tình cờ. Mặc dầu nhiều đường nối có thể bị trục trặc song mạng về toàn cục vẫn hoạt động. Đó là vì các mạng có được tính bền chắc (robustness). Tính bền chắc này ở đâu ra?

Trong sinh học người ta thấy rằng mặc dầu nhiều đột biến (mutation) có thể xảy ra song những protein không bị tác động vẫn hoạt động cùng nhau một cách bình thường.

Sở dĩ có sự bền chắc như vậy vì sự loại bỏ một số nút không ảnh hưởng nhiều đến topo của mạng một cách đáng kể vì các nút đó chứa ít đường nối so với các trục.

Song các trục lại dễ bị tấn công (coordinated attack). Đây là gót chân Achille của mạng. Trong một loạt mô phỏng các nhà khoa học đã tìm thấy rằng sự loại bỏ một số trục sẽ dẫn đến sự tan rã mạng thành nhiều mạng không còn tác dụng. Trong sinh học người ta thấy rằng sự loại bỏ một số protein có nhiều liên kết có khả năng giết chết một cơ thể hơn là sự loại bỏ các protein khác. Các protein này rất quan trọng nếu bị trục trặc thì cơ thể có thể chết. Như vậy dược học có được phương pháp điều trị những tế bào ác tính bằng cách chọn những trục nhất định và để yên các tổ chức khác.

Như vậy gót chân Achille đặt ra vấn đề: bao nhiêu trục là quan trọng thiết yếu? Những nghiên cứu gần đây sự loại bỏ đồng thời 5 đến 15 % các trục có thể gây nên tê liệt mạng.

Sự tấn công tọa độ là tấn công các trục lớn nhất sau đó các trục nhỏ hơn và tiếp theo là các trục nhỏ hơn nữa. Như vậy bảo vệ các trục quan trọng là phương sách hữu hiệu nhất để để tránh thảm họa đối với các tấn công điều khiển học (cybernetic). Sự tấn công vào các công ty dược phẩm Genzyme & Genentech của Mỹ có thể phá tan công nghệ sinh học của nước Mỹ.

Mạng không tỷ lệ trong sinh học

Trong các tế bào có một mạng chuyển hóa (metabolic), đó là một mạng của các phản ứng hóa-sinh. Mạng này được tìm ra là mạng không tỷ lệ. Sự hiểu biết những mạng này giúp chống lại các bệnh như ung thư, Parkinson,...

Người ta cũng tìm thấy cấu trúc không tỷ lệ trong mạng chuyển hóa trong tế bào của nhiều cơ thể khác nhau từ 3 nhánh của sự sống bao gồm Archaeoglobus fulgidus (archaebacterium), Escherichia coli (eubacterium) và Caenorhab***is elegans (eukaryote)[6].

Người ta cũng tìm thấy mạng không tỷ lệ trong mạng tương tác protein của các tế bào (xem hình 9).

Một điều cũng lý thú là quá trình chọn lọc trong lý thuyết Darwin cũng dẫn đến những mạng không tỷ lệ.

Người ta tự hỏi vì sao các hệ hoàn toàn khác nhau như Internet và các tế bào lại có cùng một cấu trúc và tuân theo cùng một quy luật, và theo những lý do chưa biết đến tận bây giờ trị số n trong k n lại nằm giữa 2 và 3?


Hình 9. Sơ đồ các protein tương tác với nhau của chất men (yeast) cho thấy những trục có nhiều đường liên kết, đó là những protein thiết cốt cho sự sống của tế bào. Trong đó có một số trục quan trọng bậc nhất . Sự loại bỏ những protein này dẫn đến sự chết của tế bào.

Các dịch bệnh không tỷ lệ (scale-free)

Sự nghiên cứu các mạng không tỷ lệ rất quan trọng đối với việc hiểu biết cơ chế lan truyền của các bệnh dịch, của các mốt thời thượng, lan truyền các virus máy tính. Các lý thuyết khuếch tán (diffusion) chỉ rằng có một ngưỡng (threshold) trong quá trình các lan truyền. Những đối tượng nhỏ hơn ngưỡng sẽ chết đi mà không lan truyền được.

Một điều đáng ngạc nhiên là theo kết quả của Romualdo Pastor-Satorras và Alessandro Vespigniani (Trung tâm vật lý lý thuyết Trieste, Ý) thì ngưỡng bằng không đối với mạng không tỷ lệ. Điều đó có nghĩa là những virus thậm chí ít truyền nhiễm nhất cũng có thể lan truyền và tồn tại trên mạng hoặc như virus Love Bug đã gây ảnh hưởng lớn đến British Parliament năm 2000.

Thực tế cho thấy rằng nếu chọn đúng những trục quan trọng thì chỉ cần tiêm chủng một số người cũng có thể ngăn ngừa được bệnh dịch. Song tìm được các trục đó trong một mạng xã hội là một việc khó.

Bose-Einstein condensate (scale-free)

Một điều lý thú và gây ấn tượng là mối liên quan giữa một mạng không tỷ lệ với hiện tượng ngưng tụ Bose-Einstein trong vật lý.

Như chúng ta biết trong chất khí Bose nhiều boson có thể tụ tập vào trạng thái năng lượng thấp nhất, tạo nên cái gọi là ngưng tụ Bose-Einstein.

Trong thực tế ta gặp trong các mạng như mạng www hoặc các mạng xã hội những nút hấp dẫn thu hút nhiều đường nối của mạng và hình thành một mối tương tự gần gũi với quá trình tụ tập các boson trong một ngưng tụ Bose-Einsstein. Có thể làm một ánh xạ giữa toán học mạng và lý thuyết ngưng tụ Bose-Einstein (nghĩa là đặt một mối tương quan một-một giữa các đặc trưng của mạng và của ngưng tụ Bose-Einstein) nếu mỗi nút xem là một mức năng lượng còn các đường nối là những hạt boson.

Tóm tắt một số mạng không tỷ lệ chính
[FONT=&quot]Mạng[/FONT]
[FONT=&quot]Nút [/FONT]
[FONT=&quot]Đường nối[/FONT]
[FONT=&quot]Sự chuyển hóa trong tế bào (cellular metabolism)[/FONT]
[FONT=&quot]Các phân tử liên quan đến quá trình biến thức ăn thành năng lượng[/FONT]
[FONT=&quot]Sự tham gia vào cùng một phản ứng hóa sinh[/FONT]
[FONT=&quot]Mạng điều chỉnh protein[/FONT]
[FONT=&quot]Các protein tham gia vào điều chỉnh hoạt động của tế bào[/FONT]
[FONT=&quot]Các tương tác giữa các protein[/FONT]
[FONT=&quot]Hợp tác nghiên cứu[/FONT]
[FONT=&quot]Các nhà khoa học[/FONT]
[FONT=&quot]Đồng tác giả các công trình[/FONT]
[FONT=&quot]WWW[/FONT]
[FONT=&quot]Các trang Web[/FONT]
[FONT=&quot]URL(Uniform Resource Locator, ví dụ http://www.microsoft.com/ie/default.asp)[/FONT]

Từ lý thuyết đến thực hành

Mặc dầu mạng không tỷ lệ là phổ biến nhưng có nhiều ngoại lệ: hệ thống đường sắt, hệ thống điện lại làm thành những mạng ngẫu nhiên. Cũng như trong một mạng tinh thể các nguyên tử có một số đường nối như nhau với các nguyên tử lân cận. Mạng trong não bộ cũng là mạng khó xác định được topo.

Vì vậy việc xác định một mạng là mạng không tỷ lệ hay mạng ngẫu nhiên là một việc làm quan trọng. Nếu đó là một mạng không tỷ lệ thì sử dụng các tính chất quan trọng của những mạng này chúng ta sẽ được trang bị những phương án để ngăn ngừa những hiện tượng không mong muốn hoặc củng cố những hiện tượng có lợi. Khoa học mạng hiện nay là một công cụ khoa học, tinh tế và hữu hiệu để nghiên cứu các hệ phức hợp.
--------------------
[1] Edgar Morin 1990, Introduction à la pensée complexe, Paris,1990
[2] Cao Chi , Vật lý hiện đại và những vấn đề thời sự từ BigBounce đến vũ trụ toàn ảnh , nhà XB Tri thức 2011.
[3] Rémi Sussan, Hubert Guillaud, Jean-Marc Manach, Embracing Complexity at Lift France 10, Lift11, Marseille , 6-8 juillet,2011
[4] Paul Erdős et Alfréd Rényi, On random graphs , Publicationes Mathematicae, vol. 6, 1959.
On the evolution of random graphs , Publications of the Mathematical Institute of the Hungarian Academy of Sciences, vol. 5, 1960.
[5] Albert-Laszlo Barabasi & Eric Bonabeau, Scale-free networks, Scientific American, May, 2003.
[6] Các tế bào chia làm 2 loại: prokaryotic & eukaryotic.Archaebacterium , và Eubacterium, là những vi sinh vật thuộc prokaryotic, là những vi khuẩn đơn bào không có hạt nhân tế bào.
Eukaryotic ứng với những sinh vật với tế bào có cấu trúc phức tạp nằm trong một màng, các cơ thể eukaryotic bao gồm thế giới đa bào của cây cối, sinh vật,...

Mình rất không thích dịch từ 'Hub' là 'Trục'. Khó hiểu và rối rắm.

Đơn giản nó là 'Node' nghĩa là các nút, các trung tâm.

Mối sự liên hệ sẽ tạo ra những trung tâm giữa các nút, kiểu như có trung tâm tài chính, trung tâm chính trị, trung tâm văn hóa, quân sự...v.v... Có thể là các trung tâm này trùng với nhau hoặc khác nhau.
Lần tìm ra những trung tâm này, và xem những trung tâm nào là vai trò quyết định nhằm củng cố hoặc bảo vệ thì dù cả hệ thống có bị tổn thương nhưng vẫn hoạt động, thêm một cơ chế tự sửa chữa nữa là Ok.

Lúc này, chiến thuật trở thành chỉ là những thao tác chuyên môn thuần túy. Kiểu 'bấm nút' hoặc thi hành theo mệnh lệnh, nhiệm vụ.

Ví dụ: Chế tạo một chiến hạm hoặc một phi thuyền không gian có thể bị bắn phá bởi các thiên thạch. Nhiều khi chúng ta không thể chế tạo lá chắn cho toàn bộ con tàu. Nhưng những 'trung tâm' - 'mục tiêu' quan trọng vẫn phải được bảo vệ chắc chắn để đảm bảo khi va chạm tổn thương, con tàu vẫn hoạt động mạnh mẽ.

[] Trong AOE gọi là 'bo nhỏ'.
----------------------------- Tự động gộp bài viết ---------------------------
Tư duy chiến lược điều khiển kiểu này gọi là tư duy 'đế quốc'. []

Khác với kiểu du kích, phân rã thành mảnh nhỏ tầm vi mô kiểu như 'virus'. Tấn công kiểu 'virus' và hiệu quả tác dụng trong thời gian dài, mang tính ngẫu nhiên và liên kết yếu.

AOE gọi là 'ăn hoang'.

Không muốn là đế quốc, cũng không muốn làm rebels, vậy chiến lược VN ở đâu? (Bí mật).



Hình bên trái là mạng nơ ron thần kinh đã được giới thiệu từ cấp I. [] Không tính.
Hình bên phải là mạng vĩ mô của vật chất tầm trên cả cấu trúc của thiên hà. []. Để hiểu rõ hơn có thể tham khảo các video sau:
Chúng đều là các dạng mạng scale - free .
Phút thứ 4:20:




">

Và




">
Được mô phỏng bằng máy tính.