augusti 14, 2007
Mark Buchanan: The Social Atom
Boken som här skrivs om är alltså Mark Buchanan The Social Atom: Why the Rich Get Richer, Cheaters Get Caught, and Your Neighbor Usually Looks Like You (ISBN: 9781596910133).
Det är en mycket trevlig bok som går igenom flera av de områden som intresserat mig under de senaste åren (länkar nedan görs nästan undantagsvis till egna skriveriansamlingar). Såsom
* agentbaserad modellering (multi-agent), applåder, trafikköer, panik
* spelteori, fångarnas dilemma
* Axtells och Axelrods simuleringar av sociala fenomen: hur uppstår diskriminering. (Axelrod har studerat mycket mer än fångarnas dilemma.)
* econophysics/sociophysics: dvs att använda fysikaliska modeller för att undersöka ekonomiska/sociala fenomen
* kognitiva illusioner
* Brian Arthurs El Farol-experiment som sedan extensivt studerats vidare (Minority Game).
* power laws, Paretos lag ("20% av befolkningen äger 80%") och andra om ojämlikheter. Power laws och fraktaler som fingeravtryck på komplexa fenomen. Men notera kritiken av ett aningslöst användande av power laws: Kritik kring power law-forskning.
Några saker som tas upp i boken:
- En komplicerad händelse kan ha enkla orsaker (och vice versa), vilket datasimuleringarna visar tydligt. Utifrån några enkla regler i en minivärld uppstår fenomen som är snarlika de komplexa fenomen som vi ser i vår värld.
(Jag saknar möjligen en referens till systemdynamik här för diskussion om relationer mellan dynamisk orsak och verkan.)
- Boken beskriver många experiment, såväl empiriska psykologiska/sociologiska experiment som datorsimuleringar. Datorsimuleringarna bygger mycket på enkla (ibland rent fysiska) modeller: för att förstå ett fenomen gäller det att skala av allt som inte är relevant för fenomenet. Man kan här notera att Buchanan är fysiker.
- Kritik av traditionella ekonomiska modeller: Sådana modeller tenderar av missa målet och bli ointressanta att arbeta med i praktiken, t.ex. de förutsätter att vi är fullständigt rationella varelser; att de förutsätter att sakernas tillstånd ska komma i jämvikt. Ett kännetecken på sociala fenomen är att de är dynamiska (icke-jämvikt). Vi tenderar att göra felaktiga bedömningar (kognitiva illusioner).
- Vi känneteckas att vara adaptiva, dvs vi lär oss t.ex. genom att helt enkelt starta någonstans och därefter bedöma resultatet; kanske genom imitation av andra. Mycket skrivs om just detta.
- En förutsättning för våra samhällen är vår fantastiska förmåga att samarbeta, även utan att det gynnar oss direkt (flera exempel och experiment beskrivs här). En tes som förs fram är att vi på något sätt är genetiskt skruvade till detta. Naturligtvis tas även nackdelarna med denna adaptivitet upp: krig, diskriminering, börskrascher, och andra hysterier såsom Hola-hola-ringar (eller varför inte ett mer modernt fenomen: Facebook).
- Man bör komma ihåg att de sociala modellerna som beskrivs oftast inte kan förutsäga vad som händer med en specifik individ, företag eller grupp (dvs "atom") i ett händelseförlopp. Det är snarare de statistiska sambanden som kan prognosticeras.
Några värderingar av boken
* Det är bra och lättlästa förklaringar av experiment och simuleringarna. De senare är översiktligt beskrivna emellanåt så man måste gå till källorna för att få mer detaljer (vilket säkert är meningen).
* Introduktionen till kapitlen är beskrivning av en aktuell eller känd företeelse (t.ex. olika krig eller oroshärdar) som sedan används som inramning för kapitlet. Detta programmatiska upplägg känns ibland krystat.
* Boken har en notapparat där de flesta källorna finns och där fotnoten är tydligt markerad i löptexten. (Sådant råkar jag tycka vara viktigt i PopSci-litteratur.)
* Jag blev faktiskt förvånad av att det pratades väldigt lite specifikt om small world-fenomenet.
Det näst sista omdömet: Även om jag läst en hel del av det som avhandlas i boken var den inspirerande att läsa, framför allt kring de många simuleringar som gjorts. En del av de mer ekonofysiska experimenten kände jag inte till så det ska bli skoj att gå till källorna där. Alternativt att läsa om Schelling, Axelrod och Axtell.
Slutligen: En bok vars introduktion börjar med Thomas Schelling (mer specifikt dennes nydanande modell av segregering) kan helt enkelt inte vara dålig.
Bokblogg finns naturligtvis, finurligt nog döpt som boken The Social Atom. Se t.ex. The physics of crowds.
Buchanan har även skrivit boken Nexus om komplexa nätverk.
Tidigare skrivet här om Mark Buchanan
Social Network Analysis och Complex Networks - En liten introduktion
Trender fungerar som magneter?
Hur mycket väger pengar? - Nu även med lite granularitetsforskning
Komplexa system och software engineering
Och apropå det så beställdes i morse biografin över Schelling Thomas Schelling And The Nuclear Age - Strategy as Social Science (ISBN: 9780714685441).
Posted by hakank at 09:56 EM Posted to Agentbaserad modellering | Kognitiva illusioner | Komplexitet/emergens | Social Network Analysis/Complex Networks | Spelteori och ekonomi | Comments (2)
januari 24, 2007
Stadsplanering och hälsa
[Till avdelningen att kolla in lite mer på. Speciellt nu när vardagsmotionsavståndet till arbetet är 7 minuters gångväg i stället för tidigare 10 + busstur + 20.]
Science News: Weighing In on City Planning:
[Lawrence] Frank is part of an emerging area of cross-disciplinary science that's examining the relationship between the shapes of our cities and the shapes of our bodies.He and other researchers have evidence that associates health problems with urban sprawl, a loose term for humanmade landscapes characterized by a low density of buildings, dependence on automobiles, and a separation of residential and commercial areas. Frank proposes that sprawl discourages physical activity, but some researchers suggest that people who don't care to exercise choose suburban life. Besides working to settle that disagreement, researchers are looking at facets of urban design that may shortchange health.
As scientists investigate the relationship between sprawl and obesity, a compact style of city development sometimes called smart growth might become a tool in the fight for the nation's health. However, University of Toronto economist Matthew Turner charges that "a lot of people out there don't like urban sprawl, and those people are trying to hijack the obesity epidemic to further the smart-growth agenda [and] change how cities look."
Vissa resultat verkar kanske vara självklara, men det som är självklart behöver inte vara sant, och en god forskare studerar "självklara" samband.
In 2004, Frank and his colleagues produced additional connections among urban form, activity, and obesity. The data on more than 10,500 people in the Atlanta area indicated that the more time a person spends in a car, the more obese he or she tends to be. But the more time people spend walking, the less obese they are....
But Brownson, Ewing, and others caution that these associations don't prove that sprawl causes laziness or weight gain. Most of the studies provide only a snapshot of different people at a single time. Such studies can't prove that living amid sprawl leads to inactivity; it may also be that inactive people choose to inhabit areas where driving is the easiest way to get around.
In other words, people with different health habits and different propensities to gain weight may sort themselves into different kinds of neighborhoods.
En alternativ teori till att boende i en tätort orsakar viktökningar är att personer med vissa hälso-vanor och tendens till viktökning "sorterar" sig till tätbebyggelser.
That's what Turner suggests is going on. Turner conducted a study that tracked people over time, as some of them moved from one neighborhood to another. He and his collaborators found no change in weight associated with moving from a sprawling locale to a dense one, or vice versa."We're the only ones that have tried to distinguish between causation and sorting ... and we find that it's sorting," he says. "The available facts do not support the conclusion that sprawling neighborhoods cause weight gain."
Vidare teorier och referenser finns i artikeln.
Se även
Seatte Times: 2 studies: Urban sprawl adds pounds, pollution
Intervju med Reid Ewing
Matthew Turner publikationer
Bok av Howard Frumkin, Lawrence Frank, and Richard Joseph Jackson: Urban Sprawl and Public Health -
Designing, Planning, and Building for Healthy Communities (ISBN: 1559633050).
Posted by hakank at 08:43 EM Posted to Komplexitet/emergens | Sport, idrott, hälsa | Comments (0)
augusti 22, 2005
IT Conversations: Stephen Wolfram
IT Conversations: Stephen Wolfram
For three centuries scientists have looked to mathematics to understand how nature works -- and to create the foundations for technology. But based on his surprising discoveries about simple computer programs, Wolfram, creator of Mathematica and author of A New Kind of Science, has developed a radically new approach. Stephen Wolfram not only addresses many fundamental questions about science and the universe, but also suggests major new directions for technology.
...
Se även
Stephen Wolfram
A New Kind of Science (Bokus, ISBN: 1579550088), som jag köpte för nästan exakt två år sedan, men har ännu inte läst hela
A New Kind of Science Online
Andra böcker av Wolfram (Bokus-länk)
Mathematica.
P.S. IT Conversations har ett gäng RSS-flöden.
Posted by hakank at 05:11 EM Posted to Komplexitet/emergens | Matematik | Systemutveckling | Comments (3)
juli 22, 2005
Math Matters videoföreläsningar
Som tidigare skrivits tycker jag om videoföreläsningar i matematisk kopplade ämnen (och naturligtvis även andra ämnen i intressesfären). Via MathForge hittades idag Math Matters IMA Public Lecture Series.
Där finns t.ex.
* James D Murray: The Marriage Equation - A Practical Theory for Predicting Divorce and a Scientifically-Based Marital Therapy, den teori om olika typer av giftermål som Murray beskriver i boken Mathematics Of Marriage - Dynamic Nonlinear Models (Bokus, ISBN: 0262572303) skriven tillsammans med John M Gottman (Gottman står som huvudförfattare). Murray har också ett kapitel om detta i sin Mathematical Biology - Spatial Models and Biomedical Applications (Bokus, ISBN: 0387952284). Malcolm Gladwell skrev också en del om teorin i sin Blink (Bokus, ISBN: 0316001058. Cf t.ex. min recension av denna bok.)
* Steven Strogatz: Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order. Strogatz har skrivit en intressant populärvetenskaplig bok om just detta Sync (Bokus, ISBN: 0786887214) - som jag märkligt nog inte recenserat men rekommenderar storligen - men framförallt skrivit den fantastiska läroboken om dynamiska system Nonlinear Dynamics and Chaos - With Applications to Physics, Biology, Chemistry and Engineering (Bokus, ISBN: 0738204536). Se även kategorierna Komplexitets/emergens och Social network analysis/complex networks där Strogatz nämns från tid till annan. I föreläsningen får man bl.a. se den eldflugors synkronisering, ett fenomen som väl kan ses som paradigmfallet av synkronisering och var det som fick Strogatz (tillsamman med Duncan Watts) att studera komplexa nätverk.
* Benoit Mandelbrot: Fractals/Multifractals in Finance, the Internet & Other "Wild" Aspects of Man's Works
* Richard A. Tapia: Math at Top Speed: Breaking Myths in the Drag Racing Folklore
* Bruce Schneier: Natural Laws of Digital Content: the Folly of Copy Protection on the Internet
Se även Recordings of IMA Talks som innehåller ett flertal föreläsningar i diverse ämnen, vad jag kan se inte alls lika populariserande hållna.
I samma anda kan här rekommenderas MIT:s OpenCourseWare som har vissa videoföreläsningar, bl.a. den som just nu tar upp en hel del av min tid: Differential Equations med föreläsaren Arthus Mattuck.
Posted by hakank at 07:33 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens | Matematik | Social Network Analysis/Complex Networks | Comments (0)
maj 06, 2005
Trender fungerar som magneter?
I New Scientist News-artikeln One law rules dedicated followers of fashion skriver Mark Buchanan om två forskare som studerat sociala trender genom att jämföra dem med hur magneter fungerar. De fenomen som studerats var Europeiska födelsetal i slutet på 1900-talet, mobiltelefoners snabba spridning samt applåder.
Fads, fashions and dramatic shifts in public opinion all appear to follow a physical law: one of the laws of magnetism.
Quentin Michard of the School of Industrial Physics and Chemistry in Paris and Jean-Philippe Bouchaud of the Atomic Energy Commission in Saclay, France, were trying to explain three social trends: plummeting European birth rates in the late 20th century, the rapid adoption of cellphones in Europe in the 1990s and the way people clapping at a concert suddenly stop doing so. In each case, they theorised, individuals not only have their own preferences, but also tend to imitate others.
...
To model the consequences of imitation, the researchers turned to the physics of magnets. An applied magnetic field will coerce the spins of atoms in a magnetic material to point in a certain direction. And often an atom's spin direction pushes the spins of neighbouring atoms to point in a similar direction. And even if an applied field changes direction slowly, the spins sometimes flip all together and quite abruptly.
Vad jag kan se är det följande (ganska tekniska) paper som refereras:
Quentin Michard, Jean-Philippe Bouchaud: Theory of collective opinion shifts: from smooth trends to abrupt swings (PDF)
Bland referenserna till studien fanns Collective Intelligence: the invisible revolution, en wiki för en kommande bok som verkar intressant.
Från dess sammanfattning: The aim of this paper is to provide the key concepts underlying collective intelligence and to explore how modern organizations and individuals can concretely learn how to increase their collective intelligence, i.e. their capability to collectively invent the future and reach it in complex contexts. This will draw the guidelines of a universal governance, provide an outline of the next democracies and help us forecast an economy in which competition and collaboration as well as values and value are reconciled.
Se även
Wikipedia Ising model
Artikelförfattaren Mark Buchanan har bl.a. skrivit Nexus, en trevlig bok om forskning kring denna typ av fenomen. Den och andra böcker inom samma område beskrivs på Social Network Analysis och Complex Networks - En liten introduktion
I kategorierna Agentbaserad modellering och Komplixitet/emergens finns liknande anteckningar, t.ex. Applåder och panik.
Uppdatering
Några andra svenska bloggare har uppmärksammat detta:
Erik Stattin: [Hitta på rubrik om barnafödande, mobiltelefoner och konsertapplåder]
Malin Sandström: Jag skulle egentligen ha blivit teoretisk fysiker...
Ett annat tips är att kolla in det relativt nya interdiciplinära forskningsområdet Econophysics (en.wikipedia) som bl.a. studerar liknande fenomen. T.ex. följande sajter som har flera trevliga undersektioner:
Econophysics (www.unifr.ch/econophysics/)
Econophysics.org.
Relaterat: Liggande i bokhögen har jag My Life As A Quant - Reflections on Physics and Finance (Bokus, ISBN: 0471394203) av Emanuel Derman, som verkar vara mycket intressant. Ett kanske sent tack till Ulf R. för tipset: Tack Ulf för tipset!
Posted by hakank at 09:51 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
maj 01, 2005
The long tail of programming languages
Charles Simonyis (Intentional Software) skriver i The long tail of programming languages om att användningen av programspråk förhåller sig till varandra som en long tail (cf power laws). Man har använt statistiken från TIOBE Programming Community Index for April 2005 (se kommentar nedan).
Vilka slutsatser drar man så av denna långa svans?
* Generella programspråk tenderar av användas mest eftersom de är generella (vilket ju verkar rimligt)
* Det finns språk som ofta är bättre än generella att lösa problem i en specifik domän (nischen), t.ex. Prolog för logikprogrammering.
* Det är svårt för nya programspråk att lyckas slå igenom ordentligt eftersom det krävs bra miljöer för professionell utveckling.
Här är några reflexioner angående detta.
Förutom dessa mer rationella skäl finns det andra saker som gör att användningen fluktuerar. T.ex. Ruby:s Ruby on rails har gjort att fler har fått upp ögonen för Ruby; Pugs som är en trevlig Perl 6-implementation skriven i Haskell - som redan efter några månaders utveckling fungerar förvånansvärt bra - har gjort att Perl-användare blivit intresserade av Haskell och säkerligen också föranlett ett nyuppväckt intresse för Perl. Hmm, kan det vara detta som är orsaken till Perls ökning?
När det gäller TIOBE-jämförelsen av programspråk bör man notera att man studerar hur ofta ett språk nämns. Från sajten: The popular search engines Google, MSN, and Yahoo! are used to calculate the ratings. Observe that the TPC index is not about the best programming language or the language in which most lines of code have been written.
Med denna stora brasklapp i A4-format på skrivbordet kan man notera att omnämningen (användningen?) av C++ och Java har minskat jämfört med förra året. Lennart Frantzell kommenterade i Är Java-språket på fallrepet?, såvitt jag kan se utan referens till denna undersökning (varken direkt eller indirekt). Så här får han lite mer vatten på sin kvarn.
[Det skulle f.ö. vara intressant med en undersökning som studerar hur förändringar i omnämnande av ett programspråk är kopplat till förändringar av dess användningen. Troligen är det här skillnad i förändringsstruktur mellan "professionellt" användande och "privat" användande där förändringar i "professionellt" användande har dels större tröghet och dels andra krav på ett programspråk än privat utveckling. Gränsen mellan dessa två håller dock på att försvinna mer och mer i och med open source-projekten.]
En sista kommentar. I artikeln står det Many developers who must use Java or C# at work during the day go home to use Ruby or Python on their personal projects at night.
Man kan nu börja hoppas på att programspråksmoneteismen ("jag tror på ett enda programspråk och det är min gud") håller på att försvinna och att vi till slut inser att olika programspråk har olika fördelar i olika situationer/domäner.
Det är inte meningen att här starta något religionskrig om programspråk, speciellt eftersom jag numera är programspråksagnostiker (eller möjligen programspråkstaoist). Av bl.a. historiska och repositoriska skäl har jag naturligtvis ett par favoriter men kollar gärna in både nya och gamla programspråk. I går hittades t.ex. en referens till ett språk som heter Fornax (från 1994) som verkar intressant eftersom det kombinerar flera av mina favoritsyntaktiska socker; tyvärr hittades inte någon implementation.
Ingången till denna anteckning var Lambda the Ultimate:s The long tail of programming languages, vilken också bör läsas.
Posted by hakank at 10:05 FM Posted to Komplexitet/emergens | Statistik/data-analys | Systemutveckling | Comments (0)
december 02, 2004
Livets logik och geners ordning
Swedish Research News skriver rapporterar om ett pressmeddelande från Lunds universitet The logic of life brings order to our genes
It is tricky enough to get a soccer team of eleven players to cooperate and work as one – but what would it be like if there were 25,000 players on the field? What would the rules be like, and how many referees would it take to make sure that the rules were followed? As it happens, our genomes consist of networks of roughly 25,000 interacting genes, and these networks are obviously very stable and resilient to changed conditions. Out of billions of cells, not a single one falls into chaos. How can order be maintained?
This is a question that scientists have been pondering since the 1960s, and it may now have been answered by theoretical physicists at Lund University. In the most recent issue of the Proceedings of the National Academy of Sciences USA, professor Carsten Peterson and his collaborators Björn Samuelsson and Carl Troein demonstrate how this is possible [...]. The American physician and scientist Stuart Kauffman – a pioneer in the field, who formulated and attempted to solve the problem as early as 1967 – is their co-author.
Papret som refereras är
Stuart Kauffman, Carsten Peterson, Björn Samuelsson, Carl Troein: Genetic networks with canalyzing Boolean rules are always stable (PDF)
Se vidare
Stuart Kauffman
Carsten Peterson
Björn Samuelsson
Carl Troein
(De tre sistnämnda från Avdelningen för teoretisk fysik i Lund)
Se även Livets logik ger ordning åt gener (forskning.se)
Posted by hakank at 07:48 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (4)
oktober 13, 2004
Frank Schätzing "Der Schwarm"
Hörde precis (med ena örat) på P1:s Biblioteket om vilka böcker som ligger i topp på olika länders bibliotek. Det verkar som Dan Browns Da Vinci-koden toppar många, men i Tyskland var det en bok som verkade intressant, och som jag inte hört talas om tidigare: Der Schwarm av Frank Schätzing (som jag inte känner till sedan tidigare). Det är alltså från tyska Amazon så: Altavisa-översättning .
Boken handlar tydligen om hur naturen "gör uppror", men exakt hur svärmeriet - som var det som triggade mitt intresse - kommer in vet jag inte riktigt, mest pga av mina uschla tyskakunskaper.
Det finns även en snygg men lite obegriplig tyskspråkig sajt: DerSchwarm.com.
Någon som känner till boken eller kan förklara svärmeriet lite mer?
Posted by hakank at 07:10 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (5)
augusti 18, 2004
Fraktaler i Shakespeares texter
Ali Eftekhari: Fractal geometry of literature: first attempt to Shakespeare's works
Abstract:
It was demonstrated that there is a geometrical order in the structure of literature. Fractal geometry as a modern mathematical approach and a new geometrical viewpoint on natural objects including both processes and structures was employed for analysis of literature. As the first study, the works of William Shakespeare were chosen as the most important items in western literature. By counting the number of letters applied in a manuscript, it is possible to study the whole manuscript statistically. A novel method based on basic assumption of fractal geometry was proposed for the calculation of fractal dimensions of the literature. The results were compared with Zipf's law. Zipf's law was successfully used for letters instead of words. Two new concepts namely Zipf's dimension and Zipf's order were also introduced. It was found that changes of both fractal dimension and Zipf's dimension are similar and dependent on the manuscript length. Interestingly, direct plotting the data obtained in semi-logarithmic and logarithmic forms also led to a power-law.
Posted by hakank at 08:49 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
juli 04, 2004
Trafikköer
Häromdagen funderade Jeroen Wolfers i Bilköns dynamik kring bilköer, varför de uppstår och hur man ska kunna komma rätt med dem. I en kommentar länkade jag till några tidigare anteckningar om detta fascinerande fenomen.
New Scientist skriver idag mer om traffikköer i Bad driving the secret to traffic forecasts:
A traffic simulation system is helping drivers by predicting jams on Germany's autobahn network up to an hour before they happen. The secret of its success is to take into account the way real drivers - and their cars - behave.
...
But this synchronised flow is unstable. One car pulling into another lane and forcing the driver behind to brake hard is enough to start traffic bunching up. This can quickly develop into a jam that propagates backwards through the traffic like a wave. Failure to predict this "pinch effect" has stymied past attempts to model traffic flow.
Now Michael Schreckenberg and colleagues at the University of Duisburg-Essen in Germany have developed a computer model that successfully reproduces the pinch effect. "It is the first model to reproduce all known traffic states," says team member Robert Barlovic.
Systemet används i Tyskland, på Verkehrsinformationssystem autobahn. (Det finns en engelsktextad version för den som inte är så hemma på tyska: klicka på "english version" längst ner i vänsterspalten.)
Det har till viss del fallit på eget grepp eftersom bilförarna nu utnyttjar informationen som lämnas av systemet till att planera sin bilkörning vilket man tydligen inte hade räknat med (min fetning nedan):
Its forecasts, which predict conditions up to an hour ahead, are displayed on the web at www.autobahn.nrw.de. More than 90 per cent of time, it correctly predicts traffic density.
But the website has already become a victim of its own success, admits Schreckenberg. Some of the 300,000 people a day who are visiting the site are replanning their journeys on the basis of its forecasts, and this is beginning to make the forecasts themselves less accurate. And soon it could get even worse when the website becomes available on 3G cellphones, he says.
So the researchers are now trying to adjust the way the traffic information is provided to drivers to take this destructive effect into account. One idea, says Schreckenberg, might actually be to provide less complete traffic information to encourage drivers to adopt more varied strategies for evading congestion, so they do not all flock to the same exits.
Detta visar, om inte annat, att komplexa system är ... komplexa och väldigt svåra att förutse i sin helhet. Jag undrar om inte Thorvald med sin systemdynamiska känsla skulle insett dessa problem i ett långt tidigare skede. För mer i ämnet systemdynamik se t.ex. översiktsidan Systemdynamik - System Dynamics.
Se även:
Forskningsgruppens publikationer finns via menyvalet "Publications" eller via sidan för Robert Barlović. T.ex.
Mechanical restriction versus human overreaction triggering congested traffic states (PDF).
Pinch Effect in a Cellular Automaton (CA) Model for Tra c Flow (PDF)
Adaptive Traffic Light Control in the ChSch Model For City Traffic (PDF).
Posted by hakank at 10:02 FM Posted to Agentbaserad modellering | Komplexitet/emergens | Comments (0)
juni 25, 2004
Om syftenas beräkningar
A Calculus of Purpose (PLos Biology) diskuterar ändamålsförklaringar inom biologin.
Why is the sky blue? Any scientist will answer this question with a statement of mechanism: Atmospheric gas scatters some wavelengths of light more than others. To answer with a statement of purpose—e.g., to say the sky is blue in order to make people happy—would not cross the scientific mind. Yet in biology we often pose “why” questions in which it is purpose, not mechanism, that interests us. The question “Why does the eye have a lens?” most often calls for the answer that the lens is there to focus light rays, and only rarely for the answer that the lens is there because lens cells are induced by the retina from overlying ectoderm.
...
[O]ne can begin to discern several of the elements that, when present together, elevate investigations in computational biology to a level at which ordinary biologists take serious notice. Such elements include network topologies anchored in experimental data, fine-grained explorations of large parameter spaces, identification of “useful” network behaviors, and hypothesisdriven analyses of the mathematical or statistical bases for such behaviors. These elements can be seen as the foundations of a new calculus of purpose, enabling biologists to take on the much-neglected teleological side of molecular biology. “What purpose does all this complexity serve?” may soon go from a question few biologists dare to pose, to one on everyone's lips.
Posted by hakank at 08:45 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
juni 20, 2004
weblogs.se nere - en bra sak?
Naturligtvis saknar jag weblogs.se, liksom som flera andra att och hoppas att systemet ska återuppstå snart. Men det kan finnas något bra med denna typ av omruskningar i ens rutiner, speciellt om avbrottet blir långvarigt ("det kommer nog att ta ett tag" som Erik Stattin skriver i Living Without Weblogs.se).
Kanske weblogs.se har fungerat för bra för att intressanta förändringar och utmaningar ska ske i den svenska bloggorsfären? Kanske avbrottet leder till nya verktyg, nya idéer och nya möten?
Man tvingas nu att hitta nya vägar, och nya vägar leder till nya ställen att besöka. T.ex. har jag på de senaste dagarna hittat flera nya och intressanta bloggar som kommer att bevakas (huvudsakligen i Bloglines men även via Sweblogs.com).
I bloggantecknigen ovan länkar Erik till sin bevaknings-lista (kan importeras i Bloglines), och vad jag förstår kommer den att uppdateras regelbundet. Finns det andra sätt att blii informerad om nya bloggar?
Tyvärr kräver både Bloglines och Sweblogs att bloggarna har RSS-filer (eller motsvarande format), vilket alla bloggar inte har, såsom t.ex. Mats Andersson. Tänk på dem också!
Nu är weblogs.se onåbarhet självklart inte en stor katastrof, men för oss som använder systemet dagligen (kanske timligen eller minutligen) kan avbräcket kännas ordentligt.
Jochen Fromm skriver i The Emergence of Complexity att utveckling av nya emergenta fenomen ("system") sker genom en dynamik mellan skapande och katastrofer. (Bokens recenseras kort i Jochen Fromm: The Emergence of Complexity).
Så, låt oss nu skapa nya emergenta fenomen!
Posted by hakank at 04:55 EM Posted to Blogging | Komplexitet/emergens | Comments (6)
juni 19, 2004
Kontext i musiken
I Nature-artikeln Tunes create context like language skriver Philip Ball om forskning som studerat musikstycken med hjälp av tekniker som användas för t.ex. naturliga språk (Zipf's law). Finns det språklikande kontext i musiken?
Några citat från artikeln:
Ever felt as though a piece of music is speaking to you? You could be right: musical notes are strung together in the same patterns as words in a piece of literature, according to an Argentinian physicist.
...
Physicist Damian Zanette of the Balseiro Institute in Bariloche, Argentina, used this idea to test whether different types of music create a semantic context in a similar fashion.
Om skillnaden mellan tonal och icke-tonal musik:
Zanette says the finding implies that the reason many people find it unsatisfying to listen to atonal music is not simply because its harmonic and melodic structures are unfamiliar, but because the meaning or context of the piece is constantly changing.
Papret som refereras är
Damian H. Zanette: Zipf's law and the creation of musical context
Abstract:
This article discusses the extension of the notion of context from linguistics to the domain of music. In language, the statistical regularity known as Zipf's law -which concerns the frequency of usage of different words- has been quantitatively related to the process of text generation. This connection is established by Simon's model, on the basis of a few assumptions regarding the accompanying creation of context. Here, it is shown that the statistics of note usage in musical compositions are compatible with the predictions of Simon's model. This result, which gives objective support to the conceptual likeness of context in language and music, is obtained through automatic analysis of the digital versions of several compositions. As a by-product, a quantitative measure of context definiteness is introduced and used to compare tonal and atonal works.
Posted by hakank at 09:19 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
maj 30, 2004
Jochen Fromm: The Emergence of Complexity
I mitten av mars läste jag en tidig version av Jochen Fromms bok The Emergence of Complexity. Boken var så intressant att jag mailade frågor, språkligheter och glada tillrop till författaren, varpå en trevlig maildiskussion uppstod.
Nu har boken kommit i tryck och jag tänkte härmed göra lite reklam för den. Via förlagets sida om boken kan man ladda ner en outskrivbar PDF-version av boken. Gör gärna det! (Läs t.ex. gärna Acknowledgements, sid iii.)
Uppdatering: Mer info om boken finns här, se även extended abstract.
Abstract från Jochen Fromms site:
This book considers the question how complex systems suddenly emerge during the course of evolution and why the long-winded evolution of systems and species is interspersed with short phases of fast revolutions. Based on an agent based view of complex systems, the author gives well illustrated explanations for the emergence of complexity and describes how systems become more and more complex. From ancient cultures to modern states and from the earliest primitive organisms to self-conscious human beings, the text explores the widest range of phenomena with the fewest possible principles.
All Multi-Agent Systems have a natural system boundary, the agent itself. As the word "emergence" suggests, the emergence of complexity is always possible at system boundaries, which enable the transfer of complexity between different systems. Fitness barriers set the boundaries of evolution. Revolutions in evolution are possible because evolution gets stuck from time to time when a large fitness barrier is reached. Evolution waits until massive catastrophes break these barriers or single agents are able to cross them through a tunneling process.
Boken är en fascinerande resa inom en mängd områden: agenter, komplexa adaptiva system, self-organized criticality, biologi, geologi, historia, psykologi, kvantfysik, arkitektur etc där författaren försöker att koppla ihop olika typer av komplexa system till ett enhetligt begrepp. Det är alltså ett försök till ett systembygge inom det stora område som kallas för komplexa adaptiva system (eller emegenta system).
Man bör nog inte läsa boken som en introduktion i komplexa system. Flera begrepp förutsätts att man känner till även om de ges en kort förklaring när de introduceras, såsom Per Baks "Self Organized Criticality". Däremot diskuteras begreppen "agent" (Multi-Agent Systems, MAS) och "komplexa adaptiva system" (complex adaptive system, CAS) detaljerat och med en hel del exempel, t.ex. hur pyramider har utvecklats och hur ritualer förhåller sig till andra fenomen.
Det är en spekultiv skrift och det är ibland svårt att veta "spekulations-status" på de teorier som framförs eller citeras. Det är inte mycket matematiska formalismer eller detaljerade genomgångar av data, vilket kan ses både som en fördel och en nackdel.
Styrkan i boken är försöken att göra en enhetlig analys mellan de många olika typer av emergenta fenomen i världen, i så skilda områden som psykologi, arkeologi, sociologi, fysik, biologi etc, och det ofta ganska korta beskrivningar på teorier som är relevanta varpå sedan lämnas en litteraturrefererens. Det finns flera instruktiva tabeller som visar hur olika typer av emergens/komplexitet kan vara relaterade till varandra, t.ex. tabell 13 (sidan 99) i avsnitt 4.3 "The social meaning of rituals" som visar relationer mellan olika typer av nivåer i ett urval sociala grupper.
Dynamiken mellan skapande (evolutionär utveckling) och förstörelse (stora katastrofer) för att åstadkomma emergenta fenomen betonas. Båda är nödvändiga för att komplexa adaptiva system ska uppstå. Ett avsnitt diskuterar de olika katastrofer på jorden som lett fram till människans medvetande och kultur. En annan princip som betonas är co-evolution som förklarare ägget-och-hönan-problem med att ingendera egentligen kom först utan de har utvecklats tillsammans. Speciellt intressant här är relationen/samverkan mellan rn agent och det CAS denne lever i, samt relationen mellan olika nivåer av CAS.
Några exempel på teorier som diskuteras.
Psykologen Erich Fromms teori om "att ha" och "att vara" används för att förklara olika relationer mellan agent och komplexa adaptiva system. Man skulle här eventuellt kunna jämföra med OO-begreppen "is-a" och "has-a", något som dock inte diskuteras i boken. Däremot tas översiktigt upp andra exempel från systemutvecklingsvärlden, t.ex. design patterns. Jochen Fromm skrev dock i höstas ett läsvärt paper som handlar mer om detta: Evolution of programming - Computer science as a Complex Adaptive System (PDF).
"Flow activities" (beskrivs i kapitel 4.6 "Rituals and 'Flow -Activities'") används för att beskriva "enande projekt" över lång tid, t.ex. byggande av pyramider, som ses som en av de viktigaste orsakerna till att en civilisation växer fram. Denna teori är från Mihaly Csikszentmihalyi som beskriver den bl.a. i boken Flow. Både Peter Lindberg och Niklas Johansson har nämnt denna bok tidigare.
Det som egentligen gjorde att jag mailade till Jochen var hans kommentarer om skratt/humor och insikt kopplat till komplexa system, som finns på sidan 22 (min fetning): There are many similarities between Per Bak's famous sandpile model and the process of insight. As friction between tectonic plates is the cause of earthquakes and friction is the cause of avalanches in sandpile models, incongruities and fractures in meaning are the cause of insights and laughter. Insight and laughter are mental earthquakes.
I tabell 3 "Self-Organized Criticality (SOC) in different systems" på sidan 22, får sålunda skratt och insikt sin plats i systemet jämte jordbävningar, laviner och regn. I kapitel 6 "Levels and Boundaries" jämförs sedan skratt/insikt och andra mentala revolutioner med Kuhns paradigmteori. T.ex. nämns John Morreall; se nedan för fler länkar.
Det är alltså en fascinerande bok om det mesta i tillvaron, och som inspirerar eller manar till vidare läsning vadhelst man tycker är intressant. Jag hoppas att det kommer en ännu tjockare bok där Jochen får bre ut sig ordentligt med fler förklaringar och mer detaljerade exempel. Och där humor och insikter beskrivs mer.
Se vidare:
Jochen Fromm
Complex Adaptive Systems, Jochen Fromms sida om CAS.
Mad scientists, strange brains and other geniuses
Mailinglistan CAS-Group, som nu även har ett RSS-flöde.
Mer om John Morreall
John Morreall Amazon-länk till Morrealls böcker
Humorworks.com
The Rejection of Humor in Western Thought.
Posted by hakank at 12:19 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
maj 20, 2004
Skippa trafiksignalerna?
Salon-artikeln Why don't we do it in the road? (registrering eller "day pass" krävs) handlar om att skippa trafiksignalerna. Några citat ur artikeln:
A new school of traffic design says we should get rid of stop signs and red lights and let cars, bikes and people mingle together. It sounds insane, but it works.
...
"One of the characteristics of a shared environment is that it appears chaotic, it appears very complex, and it demands a strong level of having your wits about you," says U.K. traffic and urban design consultant Ben Hamilton-Baillie, speaking from his home in Bristol. "The history of traffic engineering is the effort to rationalize what appeared to be chaos," he says. "Today, we have a better understanding that chaos can be productive."
...
Reversing decades of conventional wisdom on traffic engineering, Hamilton-Baillie argues that the key to improving both safety and vehicular capacity is to remove traffic lights and other controls, such as stop signs and the white and yellow lines dividing streets into lanes. Without any clear right-of-way, he says, motorists are forced to slow down to safer speeds, make eye contact with pedestrians, cyclists and other drivers, and decide among themselves when it is safe to proceed.
...
[T]he ability of traffic to move smoothly through the built environment, depends on performance of your intersections, not on your speed of flow between intersections." And intersections, he says, work much more efficiently at lower speeds. "At 30 miles per hour, you frequently need control systems like traffic signals, which themselves mean that the intersection is not in use for significant periods of time. Whereas at slower speeds vehicles can move much more closely together and drivers can use eye contact to engage and make decisions. So you get much higher capacity."
Artikeln länkar även till boken Roundabouts: An Informational Guide.
Posted by hakank at 06:09 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (1)
maj 14, 2004
Forum för Stephen Wolfram "A New Kind of Science"
Den som tycker om Stephen Wolframs bok The New Kind of Science (boken finns online här) är troligen också intresserad av The NKS Forum där boken och relaterade saker diskuteras.
Se även Reference materials samt Stephen Wolfram Publications där andra skrifter av Wolfram finns online.
Tidigare anteckningar:
Wolframs "A New Kind of Science"
Stephen Wolfram i "Senate Subcommittee on Science, Space, and Technology".
Posted by hakank at 09:47 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
april 15, 2004
Mer om Howard Becker, improvisationens etikett samt annat
I förrgår skrevs blogganteckningen The Etiquette of Improvisation som innehöll utdrag från Howard S Beckers essä The Etiquette of Improvisation. Peter Lindberg och jag har diskuterat en del liknande saker tidigare så det var det inte helt oväntat att han också skrev kommentar.
Enär det finns så lite om denna essä på nätet gjordes en googleresearch. Här nedan är en del av det som hittades, både direkt relevant men även andra saker som verkar skoj.
Tidskriften Mind, Culture, and Activity, Volume 7, number: 3 2000 har flera titlar som anspelade på Beckers skrift, tydligen efter en workshop kring denna. Tyvärr är dessa artiklar inte tillgängliga fritt på nätet, varpå sökningen fortsatte.
En kort summering av de Becker-relaterade skrifterna finns i en abstract (något redigerad):
Howard Becker is a sociologist of work and practice, who in a long and fruitful career has written about the work of schoolteachers, jazz musicians, medical students, undergraduates, artists and actors, among other groups. He has also written extensively about social science methodology. A student of Chicago School sociologist Everett Hughes, he shares the Chicago School-Pragmatist emphasis on egalitarian analyses, empirical study, and understanding the ³definition of the situation² as developed by members of a social group. The titles of his books and articles often indicate aspects of these commitments. "Doing Things Together" (a selection of collected papers, 1986) talks about a range of activities from map-making to jazz playing. "Boys in White" (1961) tells about the socialization and tribulations of medical students. One of his best-known works, "Outsiders: Studies in the Sociology of Deviance" (1963) was pivotal in establishing social theories of deviance that refused to label any community of practice as "sick" or "dysfunctional." Everyone is an outsider somewhere.
The symposium revolves around a short essay on the nature of improvisation in jazz, especially drawing on Becker¹s own experience as a jazz musician in Saturday night pickup bands in Chicago in the 1940s and 50s. Here, as in much of his work, Becker investigates the tensions and affinities between rules and freedom, between membership and outsider status, between credibility and rank. The comments are by Debra Cash (an anthropologist and dance critic), Keith Sawyer (a psychologist studying creativity and improvisation), and Karen Ruhelder (a computer scientist and serious amateur choral conductor) and Fred Stolzfus (a teacher of choral conducting in a prestigious university music department). The conversation comes to replicate aspects of the discussion about improvisation including 'yes, and' and 'no, but' interchanges. The respondents use Becker's jazz improvisation case to extend the range of examples to other cases, improvisational theater and dance, conducting, and everyday conversation.
Susan Leigh Star
Making Music With Cases: Symposium on the Work of Howard S. Becker
Se även:
Första kapiteln från Sorting things out: classification and its consequences (Amazon-länk)
How things (actor-net)work: Classification, magic and the ubiquity of standards
En annan bok: The Cultures of Computing
Följande medförfattaren Geoffrey C. Bowker hittas bland annat Biodiversity Datadiversity (PDF).
R. Keith Sawyer:
Improvisational Cultures: Collaborative Emergence and Creativity in Improvisation
Se vidare:
Improvisation
Emergence
Articles
Abstracts
Debra Cash
Response to Becker's "The Etiquette of Improvisation"
Hittade ingen hemsida, däremot omnämns hon i PeopleFlow: Shared documents and ad hoc workflow (IBM Watson Research Center). En kort bio. Tydligen är hon nu på National Public Radio.
Karen Ruhleder, Fred Stoltzfus
The Etiquette of the Master Class: Improvisation on a Theme by Howard Becker
Avslutningsvis följer ett citat från Howard Beckers essä A New Art Form: Hypertext Fiction:
All art works involve the cooperation of everyone whose activity has anything to do with the end result.
...
All the people who cooperate in making a work of art do that by using mutually understood conventions. All sorts of aspects of art works are governed by conventional understandings as to how they can be done. Some common examples are: musical scales, which are a conventional choice of just a few from all the tones available; the three act play; the sonnet; the history painting; and so on. Such questions as size and shape, length and appropriate subject matters are all decidable by reference to conventional understandings as to how things should be done. Conventional knowledge is what makes it possible for musicians who have never seen each other to play as though they had known each other for years. It is what makes it possible for knowledgeable viewers or listeners to respond to a painting or musical work. Because you know what ought conventionally to happen, you can be surprised by an innovation which would otherwise be meaningless. It meant nothing special to hear Bob Dylan play electric guitar unless you knew that he had always played acoustic guitar. Using conventions makes it easier for people to cooperate and get the work of art done. Changing or ignoring them makes it harder and lessens the possibility of getting others to cooperate.
Becker har skrivit boken Art Worlds (Amazon) som, vad jag förstår, handlar om just detta.
Posted by hakank at 09:02 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
april 13, 2004
The Etiquette of Improvisation
The Etiquette of Improvisation, av Howard S. Becker, innehåller en hel del intressanta tankar om jazzimprovisation som naturligtvis kan överföras till andra områden. Speciellt tankarna om självorganisation är fascinerande.
...
Why did we torture ourselves and each other that way? The etiquette of jam sessions required it. This very strict etiquette told us that the number of choruses the first player played set the standard others should follow. To play more would be rude, pushy, self-aggrandizing; to play less hinted that the first player had gone too far and, worse, that the following players who played less had less to say. (It usually happened that the fist soloist played too many choruses, hoping to get something going even though he had started slowly.)
No one taught us these rules, nor had we read them in an etiquette column in Downbeat. We learned them by quietly observing, as youngsters, what older players did, and noting what happened when someone (usually a novice or some other unsocialized type) failed to obey these rules.
...
A rudimentary sociological theory suggests that etiquette is a way of providing for the systematic, formal expression of recognized and accepted relations of rank. That includes unequal relations, as when children are told not to speak until they are spoken to or when southern blacks were required to get off the sidewalk for whites or poor people were enjoined from wearing clothing that was "beyond their station." It also includes relations of equality: fictitious, as when good party manners require people to pretend that everyone present is of the same social class whether they are or not; or real, as in the obligations of friends to one another. Etiquette is particularly important when people think that everyone involved in some situation ought to be equal but really isn't.
...
The agreement to keep some things fixed and vary others made it possible for a group to sound like it knew, collectively, what it was doing: to not get lost, to have some idea of what might be coming next, to interpret what the others did as hints of a direction the collective effort might take. Equally important, agreement on these matters made it possible for a knowledgeable audience--whose members knew the songs the players used as a ground for improvisation and the limits of current performance practice--to listen to what was played and appreciate it, understand how the players were creating variations within a body of rules and known elements.
Consider what happens when all the participants ignore the past, ignore reputations, ignore everything but the contribution people make to the collective effort. The rule in conventional improvisation is to treat everyone's contribution as equally good. The rule in these situations is to treat everyone's contribution as potentially better than all the others. Whenever anyone does something clearly better, everyone else drops their own ideas and immediately joins in working on that better idea. People do not move gingerly, gradually converging on some sort of amalgam of hints and implications, thus respecting the fiction of equality.
To be able to do that, everyone involved must have much the same idea of what the better looks like, a common criterion for knowing it when it appears. That suggests that they will have shared a past in which those criteria and their application have been worked out and applied in many cases, which in turn suggests their long-term participation in an organized world in which the kind of activity they are improvising is common, probably a professional or quasi-professional world in which ties of occupation bring people together in joint projects.
Becker har skrivit andra intressanta essäer, t.ex.
Italo Calvino as Urbanologist
Children's Conceptions of Money: Concepts and Social Organization
"Foi por Acaso": Conceptualizing Coincidence"
Posted by hakank at 01:02 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
april 06, 2004
Philip Anderson "More is different" funnen
Ibland hittar man saker snabbt. Andra saker tar lång tid att hitta.
En sak som har tagit lång tid att hitta publikt på webben var Science-artikeln "More is different" av Philip Anderson (skriven 1972), som i höstas eftersöktes i Philip Anderson "More is different". Här (PDF) är Andersons artikel. Den var inte riktigt som förväntat, men är en klassiker.
Den hittades under slumpartade former på en av Duncan Watts kurser: Networks and Complexity in Social Systems .
Posted by hakank at 10:05 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (2)
mars 30, 2004
Steven Strogatz: The physics of crowds
I Nature-artikeln The physics of crowds recenserar Steven Strogatz Philip Ball's bok "Critical Mass: How One Thing Leads to Another", som uppmärksammades för ett tag sedan.
Recensionen avslutas med en jämförelse med Cladwells "The Tipping Point" (som också skrivits om tidigare):
Speaking of which, the title Critical Mass: How One Thing Leads to Another struck me as uncannily (or perhaps intentionally?) close to the title of Malcolm Gladwell's recent bestseller, The Tipping Point: How Little Things Can Make a Big Difference. Both books deal with collective phenomena in society, or what Gladwell calls social epidemics, but the resemblance ends there. Gladwell's book is fluffy and full of entertaining anecdotes, but is often unconvincing. Ball's is substantial, impeccably researched and generally more persuasive. For anyone who would like to learn about the intellectual ferment at the surprising junction of physics and social science, Critical Mass is the place to start.
Uppdatering
För att komma åt artikeln räcker att man gör en kostnadsfri registrering.
Uppdatering 2
Det har inkommit rapporter om problem trots registrering. En annan länk att testa är denna.
Kommer du inte åt artikeln kan du kontaka mig så bör vi kunna lösa det på något sätt.
Posted by hakank at 02:27 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
mars 06, 2004
Myror i rusningstid
I Nature-artikeln Ants avoid traffic jams berättas om myrors lösning på trafikstockningar: knuffa undan andra myror på en annan väg.
When it comes to traffic congestion, ants prefer the no-nonsense approach - they barge others out of the way, forcing them to take an alternative route.
...
[P]roblems can arise when too many ants try to use the route, says Vincent Fourcassié of the Université Paul Sabatier in Toulouse, France. His team found that ants are surprisingly good at avoiding congestion, simply by shoving each other off the main highway and on to back streets.
Det finns praktisk nytta med dessa studier.
Similarly simple rules could be used to manage the flow of data through networks such as telephone systems, says Peter Bentley, a computer scientist at University College London. "Congestion is a big issue," he says. "You have to work out the best route for data."
Many scientists rely on the behaviour of ants or other natural systems to give them clues as to how to design computer systems that avoid overcrowded networks.
Trots detta ska vi vara snälla mot varandra i trafiken.
Papret som refereras är Audrey Dussutouri, Vincent Fourcassié, Dirk Helbing Jean-Lous Deneubourg: Optimal traffic organization in ants under crowded conditions. Tyvärr har ingen publikt tillgänglig källa hittats. Ett kort abstrakt finns här.
Se även t.ex. den tidigare blogganteckningen Simulering av "Vågen", trafikfenomen och Crowd Dynamics
samt följande hemsidor
Vincent Fourcassié (fransk text)
Dirk Helbing
Jean-Lous Deneubourg som är en av medförfattarna till den fascinerande boken Self-Organization in Biological Systems (Amazon-länk).
Peter Bentley, författare bland annat till (den ännu inte lästa) Digital Biology.
Posted by hakank at 12:31 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
mars 03, 2004
Brottslighet och power laws
Naturartikeln Criminals follow laws of statistics (Philip Ball) handlar om forskning kring den statistiska fördelningen av antal brott som begås av en och samma person.
The best way to combat casual crime is not to search for persistent offenders but to deter people from committing their first crime.
So say researchers at the London-based company Volterra Consulting who have studied the statistics of criminal acts. "The single most important thing is to persuade people not to commit a crime in the first place," says Paul Ormerod of the Volterra team.
Angående den något självklara slutsatsen att man stoppar brottslighet (i det långa loppet) om man förhindrar det första brottet står det följande:
It might seem obvious that the way to cut crime is to stop people from doing it. But their recommendations contrast with some common approaches to crime prevention.
The practice of rooting out key individuals in crime networks might be effective in dealing with large-scale organized crime, says Ormerod, but it will probably not affect casual crime of the sort committed by bored or frustrated young men, which is by far the most prevalent type of criminality.
Forskarna trodde att de skulle hitta en normalfördelning i antal brott per person, men hittade i stället power laws, dvs att många personer begår inga eller få brott medan ett fåtal personer begår många brott.
Instead they found that that crime rates fell into a mathematical pattern called a power law, in which large deviations from average behaviour are more common. In both studies, most of the boys committed no crimes at all. In the Pittsburgh study, quite a few boys reported over 1,000 criminal acts during the study period, while the average number was just 90.
Physicists often find power-law statistics in systems with many interacting parts. This suggests that the young boys in the study are not responding randomly and independently to criminal opportunities that come their way. Instead they are probably influencing one another, presumably through strong peer pressure.
Papret som refereras är
William Cook, Paul Ormerod, Ellie Cooper: Scaling Behaviour in the Number of Criminal Acts Committed by Individuals
Abstract:
We find subtle deviations from power law behaviour in the number of crimes committed by individuals, analysing the two main criminology databases which track this behaviour, the Pittsburgh Young Offenders survey and the Cambridge UK Study in Delinquent Development. The description of the data when the number of boys committing or reporting zero crimes are excluded is different from that when they are included. The crucial step in the criminal progress of an individual appears to be committing the first act. Once this is done, the number of criminal acts committed by an individual can take place on all scales.
Se även
Volterra Consulting
Paul Ormerod som bland annat skrivit den trevliga boken Butterfly Economics : A New General Theory of Social and Economic Behavior. Ormerod nämndes f.ö. i Physics of Society som handlar om Philip Balls kommande bok.
Sist i Statistikknarkande: Antal webb-besökare och power law finns referenser till mer information om power laws.
Uppdatering
Sydsvenskan skriver också om detta i Kriminella helt åtskild grupp.
Posted by hakank at 12:57 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (2)
februari 28, 2004
Musik och komplexitet
Peter Lindberg skriver i Förstår vi melodier på samma sätt? om en avhandling som handlar om hur mycket vi förstår av okänd musik, t.ex. från andra kulturer.
Nedanstående är ett något redigerat utdrag från ett mail till Peter kring programmet.
Vad gäller de där två melodierna som spelades i programmet tycker även jag att den andra låten är att föredra, och det beror mer på att den har ett något mer intressant komp (liten baktakt) än den första. Den kändes dock mer "onaturligt" än den första varianten.
Vår förmåga att förutse fortsättningen av en låt tas ibland som exempel på olika typer av komplexitet i informationsströmmar. "Schlagermusik" (svensktopp, melodifestival etc) kan vara ganska förutsägbar och tråkig (i alla fall för en musiksnobb som mig) medan fri form-jazz är mycket oförutsägbar och kan därför vara ointressant eftersom det finns för lite som är bekant som kan förutsägas.
Intressant/bra musik ska ha tillräckligt med överraskning men inte för mycket. Vad som är förutsägbart/överraskning beror naturligtvis på ens kunskap, bakgrund och intresse.
Detta förklarar varför jag t.ex. tycker att Jaco Pastorius musik är bra, men inte varför jag lyssnar på den så ofta. Vilket innebär att ovanstående teori inte är tillräcklig för att förklara populariteten hos all musik. (I ärlighetens namn måste påpekas att jag även tycker om viss "schlagermusik".)
Det finns samband mellan information, slump, förutsägbarhet/överraskning, komplexitet (även i emergent mening), komprimering samt machine learning som jag försöker att tränga in i.
Häromdagen läste jag om ovan nämnda koppling mellan musik och komplexitet i An Introduction to Kolmogorov Complexity and Its Applications (Amazonlänk). En trevligt och intressant bok men ganska matematik-laddad.
Fotnot:
I anteckningen skriver Peter om Christopher Alexanders experiment med "the quality without a name". Alexander pratar lite om detta i sitt tal på OOPSLA'96 The Origins of Pattern Theory the Future of the Theory, And The Generation of a Living World. Sök på "empirically". (Via Peter, naturligtvis).
Posted by hakank at 10:41 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
februari 22, 2004
Pink Machine
Pink Machine har jag stött på flera gånger det senaste året, oftast via intresseord-sökningar å svenska språket . Det är ett forskningsprojekt hos Institutionen för industriell ekonomi och organisation (INDEK).
Så här beskrivs projektet: [T]he group focuses on questions of feeling and rationality in technology and economy. More to the point, we study alternative rationalities, fun and frivolity, beauty and aesthetics, play and gifts, any of the wide variety of aspects of technology and economy that are routinely ignored by the research community out of fear of not seeming "serious" enough, and that at the same time form an intimate part of both everyday life and the post-industrial production of value...
Här är några papers som verkar intressanta papers, samtliga PDF:er.
Claes Gustafsson: Idiergi - eller funderingar kring livet på gränsen till kaos
Tina Karrbom: Småprat och tysta budskap
Alf Rehn: Den oansenliga handlingen: Kring väntande och tråkighet som företagsekonomiska fenomen
Alf Rehn, David Sköld: Bling-Bling: The economic discourses of hip-hop
Helena Csarmann: Selling Speed
Se även:
Projektets deltagare.
Alf Rehn bloggar på nasty scholar, och är nu (eller blivande) professor på annan ort. Skvaller via Gustav Holmberg som också skrivit om Rehns doktorsavhandling Electronic Potlatch A study concerning new technologies and primitive economic behaviors (PDF).
Artikel om Helena Csarmann.Att designa skrikmaskiner - känslan bakom pengarna
Om vardagligt beteende och rutiner.
Posted by hakank at 10:56 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
februari 15, 2004
Heylighen, Gershenson: The Meaning of Self-organization in Computing
Francis Heylighen och Carlos Gershenson försöker i The Meaning of Self-organization in Computing (PDF) beskriva sin vision hur man ska åtgärda den komplexa (komplicerade) värld som systemutveckling blivit. Se förra blogganteckningen Gershenson och Heylighen om självorganisation för referenser till författarna.
Problemställning är sålunda:
The wave of innovation unleashed by the first user-friendly PCs in the 1980's and the Web in the 1990's seems to have gotten drowned in complexity and confusion. Software developers are scrambling to keep their systems up-to-date with all the new standards, plugins and extensions. While we constantly hear announcements of the most spectacular innovations, few seem to reach maturity. The problem is that developers tend to underestimate the complexity of the task environment: today's information systems depend on so many modules, sources of data, network connections, input and output devices that it has become impossible to predict or control their interactions. The result is software full of bugs, corrupted data, security holes, viruses, and other potentially catastrophic side-effects. Moreover, systems have become so complex that the human mind simply no longer can learn or remember all procedures needed to use them. Add to this constant change in hardware, software, protocols, data, and user expectations, mix well, and you have a recipe for chaos.
De nämner IBM:s autonomic computing som en lösning på problemet, men menar att denna väg inte är tillräckligt radikal. De föreslår en mer radikal vision: självorganisande datorsystem.
Efter en inledande diskussion om principen bakom självorganisation i naturen förklarar de hur de tänker sig:
How can we apply this general vision to information systems? Imagine a variety of components: hardware and software modules, files, websites, interfaces, users... All these components interact by exchanging information. Assume that neighboring components have the capability to mutually adapt: by sending messages back and forth they negotiate until they achieve a common "understanding", in which they both can settle. But coordination does not stop there: it propagates back and forth between all components, until a globally stable order is created. Any change, such as a newly introduced component or local breakdown, will restart the negotiation process with its immediate neigbors. Its effects will ripple further through the neighborhood until this perturbation too is absorbed, and the system is back to equilibrium. Of course, we will need to overcome important hurdles before we can achieve this vision. Most obviously, we must create a universal protocol for interaction that supports unrestricted selforganization.
Sedan nämns exempel på existerande implementationer av sådana system: myralgoritmer, routning av meddelanden i nätverk samt organisation av länkar på webben (som Heylighen har skrivit en del om).
De avslutar på följande sätt:
With some minor variations, we could apply this scheme to the construction of shared ontologies, clustering similar concepts into categories, and linking the categories that are most strongly associated. Object-oriented programming too could profit from this approach, with objects mutually negotiating message passing protocols, and spontaneously assembling into higher level objects. (For example, the latter is supported by the SWARM programming environment). The same goes for ubiquitous computing or intelligent environments: various devices such as fridges, thermostats, or phones connected to a network can learn to mutually coordinate their activities, thus minimizing the burden on the user.
The possibilities seem endless. Is this the future of computing? Only time can tell...
Posted by hakank at 07:43 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
Gershenson och Heylighen om självorganisation
I papret When Can we Call a System Self-organizing? försöker Carlos Gershenson och Francis Heylighen ge nödvändiga villkor när ett system kan sägas vara självorganiserat/-nde. Personligen tilltalas jag av deras approach med dess fokusering på aspekter och observatörer samt deras ontologiska resonemang.
Abstract:
We do not attempt to provide yet another definition of selforganization, but explore the conditions under which we can model a system as self-organizing. These involve the dynamics of entropy, and the purpose, aspects, and description level chosen by an observer. We show how, changing the level or "graining" of description, the same system can appear selforganizing or self-disorganizing. We discuss ontological issues we face when studying self-organizing systems, and analyse when designing and controlling artificial self-organizing systems is useful. We conclude that self-organization is a way of observing systems, not an absolute class of systems.
Här nedan följer lite citat som förklarar de olika nyckelbegreppen. Det finns även något mer matematiska förklaringar, men de har undvikits här nedan. Emfas är i originalet.
Nyckelbegreppet aspect exemplifieras på följande sätt:
The variables defined by the values (A, B), respectively (A', B'), represent two aspects of the same system, where the observer has focussed on different, independent properties. For example, a particle s state includes both its position in space and its momentum or velocity. A subsystem is defined as a physical part of a system, limited to some of its components. Similarly, an aspect system can be defined as a functional part of a system, limited to some of its properties or aspects.
Let us illustrate this with a typical ALife model: swarming behaviour. Groups of agents can be seen as subsystems of the swarm. The positions of all agents define one aspect system, while their velocities define another aspect system. Assume we start with non-moving agents scattered all over the simulated space. The position aspect is characterized by maximum entropy (agents can be anywhere in space), while the velocity aspect has minimum entrop y (all have the same zero velocity). According to typical swarming rules, the agents will start to move with varying speeds towards the centre of the swarm while mutually adjusting their velocities so as not to bump into each other. This means that their states become more concentrated in position space, but more diffuse in velocity space. In other words, entropy decreases for the positions, while increasing for the velocities. Depending on the aspect we consider, the swarm self-organizes or self-disorganizes!
Andra nyckelbegrepp är purpose (function) och observer:
We have to be aware that even in mathematical and physical models of self-organizing systems, it is the observer who ascribes properties, aspects, states, and prob abilities; and therefore entropy or order to the system. But organization is more than low entropy: it is structure that has a function or purpose. Stafford Beer noted a very important issue: what under some circumstances can be seen as organization, under others can be seen as disorder, depending on the purpose of the system. He illustrates this idea with the following example: When ice cream is taken from a freezer, and put at room temperature, we can say that the ice cream disorganizes, since it loses its purpose of having an icy consistency. But from a physical point of view, it becomes more ordered by achieving equilibrium with the room, as it had done with the freezer. Again, the purpose of the system is not an objective property of the system, but something set by an observer.
W. Ross Ashby noted decades ago the importance of the role of the observer in relation to self-organizing systems: "A substantial part of the theory of organization will be concerned with properties that are not intrinsic to the thing but are relational between observer and thing".
...
Self-organization is a way of modelling systems, not a class of systems. This does not mean that there is no self-organization independently of the observer, but rather that self-organization is everywhere.
...
We have said that any dynamical system, if observed properly, can be seen as self-organizing. But if we set a different purpose or description level, then any dynamical system can be self-disorganizing. An economy will not be seen as selforganizing if we look only at a short timescale, or if we look at the scale of only one small business. An ant colony will not be self-organizing if we describe only the global behaviour of the colony (e.g. as an element of an ecosystem), or if we only list the behaviours of individual ants. We have to remember that the description of selforganization is partially, but strongly, dependent on the observer.
Sedan diskuteras de ontologiska problemen i teorier om emergenta fenomen, dvs vad är det som egentligen finns:
We can distinguish two types of being: relative and absolute. The relative (rel-being) is experienced by an observer with a finite cognitive capacity. It therefore depends on her/his context, and is limited. Strictly speaking, every cognizer has a different rel-being of anything, since every cognizer has a different context. Theoretically, we can assume that there exists an absolute being (abs-being), which would be the real thing (Kant s Ding-an-sich), independent of the observer, which observers correlate to their rel-beings. We can observe any abs-being from an infinity of perspectives and describe an infinity of potential properties or aspects. Nevertheless, most rel-beings and contexts are similar, since they are inspired by the same abs-being seen by similar observers from a similar point of view. This enables us to share knowledge, but it is because of the different nuances in the different rel-beings and contexts that we fail to agree in every situation.
Om de kausala sambanden mellan de olika nivåerna i systemet säger man:
What we could say is that when we observe certain conditions in the lower level, we can expect to observe certain properties at a higher level, and vice versa. There is correlation, but not actual causation.
Om det nu är helt fritt att välja nivå att studera ett system, vilka kriterier ska man använda?
This leads us to what is probably the most fundamental problem. If we can describe a system using different levels, aspects, or representations, which is the one we should choose? As Prem suggests, the level should be the one where the prediction of the behaviour of the system is easiest; in other words, where we need least information to make predictions.
De tror (tack och lov) inte att denna självorganiserande princip kan lösa all världens problem.
Independently of the definition of self-organizing systems, if we see them as a perspective for studying systems, we can use this perspective for designing, building, and controlling systems. A key characteristic of an artificial self-organizing system is that structure and function of the system "emerge" from interactions between the elements. The purpose should not be explicitly designed, programmed, or controlled. The components should interact freely with each other and with the environment, mutually adapting so as to reach an intrinsically "preferable" or "fit" configuration (attractor), thus defining the purpose of the system in an emergent way.
Certainly this is not the only approach for designing and controlling systems, and in many cases it is not appropriate. But it can be very useful in complex systems where the observer cannot a priori conceive of all possible configurations, purposes, or problems that the system may be confronted with. Examples of these are organizations (corporations, governments, communities), traffic control, proteomics, distributed robotics, allocation of ecologic resources, self-assembling nanotubes, and complex software systems, such as the semantic web.
Se även:
Carlos Gershenson. Se hans skrifter här , t.ex. hans thesis Artificial Societies of Intelligent Agents.
Francis Heylighen har skrivit en rad publikationer, t.ex. The Science of Self-organization and Adaptivity (PDF).
Heylighen är också redaktör för Principia Cybernetica Project där det finns många intressanta artiklar om självorganisation, cybernetik etc. Några exempel: Self-organization, Electronic Library med flera online böcker, t.ex. Claude Shannons A mathematical theory of communication (PDF), W. Ross Ashby An Introduction to Cybernetics. Det finns mycket intressant att läsa på denna sajt.
Läs också efterföljande blogganteckning om de två författarnas paper The Meaning of Self-organization in Computing (PDF) där beskriver sin vision hur man ska hantera den komplexa (komplicerade) värld som systemutveckling blivit. Se alltså Heylighen, Gershenson: The Meaning of Self-organization in Computing.
Posted by hakank at 07:37 EM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
februari 09, 2004
Mer om städer som nätverk
I Axess-artikeln Renässans för den traditionella staden skriver man om staden sett i ett nätverksperspektiv:
Kritiken har växt mot det funktionsuppdelade samhället och intresset ökar nu för att rekonstruera den gamla europeiska staden. I stället för att bygga vägar mellan olika områden bör man anlägga ett nät av gator som förbinder grannar.
...
Den nya attityden "varför inte?", som genomsyrade arkitekturen i slutet av 1980-talet, fick modernismens underförstådda "varför" att te sig hopplöst gammalmodigt. Samtidigt blev den cartesianska reduktionismen och den newtonianska matematiken, som var grunden för modernismen, föremål för attacker från den nya matematik, som gjorde det möjligt att analysera komplexa nätverk även i den skala där traditionella städer befinner sig. Den nya matematiken tillhandahåller en teoretisk förståelse av hur mycket komplexa, men ordnade strukturer, baserade på ett mycket begränsat antal enkla "celler" eller element, växer fram. Detta gav förståelse av den fraktala naturen hos den traditionella staden, med dess upprepningar av samma element i en rad skalor och dess komplexa landskap, som består av icke-identisk upprepning av enkla element. Den traditionella staden, som styrs av dessa enkla, men ändå komplexa strukturer, betraktas av matematikern och filosofen Nikos Salingaros som ett djupt "naturligt" fenomen, format av kvasibiologiska processer. I motsats därtill är den storskaliga ordningen hos den modernistiska staden essentiellt icke-levande, präglad av vad Salingaros kallar "dödens geometri".
Detta nummer av Axess (1/2004) har temat "Nya städer blir som gamla". Erik Stattin skrev en notis om det häromdagen.
Se även
Nikos A. Salingaros och dennes Papers on Architecture, Complexity, Patterns, and Urbanism
samt
Städer, agenter, nätverk och emergensteori.
Posted by hakank at 10:18 FM Posted to Komplexitet/emergens | Comments (0)
februari 07, 2004
Städer, agenter, nätverk och emergensteori
CASA (Center for Advanced Spatial Analysis) verkar vara ett intressant ställe. För en lista över projektteman se Research at CASA. Några exempel: Agent Based Models, Networks and Cities och The original CASA Pages.
På sidan CASA Working Paper finns flera papers som kan vara värt att studera vidare. En av författarna är Michael Batty som bland annat skrivit boken Fractal Cities (från 1994, och jag har inte läst den). Boken är tydligen slut på förlaget, här är en Amazon-länk till författarens böcker. Se även Books by CASA Staff för fler böcker.
Michael Batty: The Emergence of Cities: Complexity and Urban Dynamics
Abstract:
This paper presents an approach to urban dynamics that generalizes the traditional rank-size model first popularized by Zipf (1949). It argues that we need to define the rate at which new cities emerge and old cities disappear within the apparent macro stability posed by Zipf s Law. We illustrate this with a reworking and extension of Zipf s analysis of the US urban system, taking his analysis from 1790 to 1930 forward to the year 2000. In doing so, we introduce a variety of devices to detect urban change based on traces through the rank-size phase space, trajectories using a rank-time clock, and the definition of urban half-lives. We set this analysis within the wider context of stochastic simulation that is currently dominating discussion of scaling processes such as these.
Michael Batty: Agents, Cells and Cities: New Representational Models for Simulating Multi-Scale Urban Dynamics
Abstract:
New forms of representation at a fine spatial scale, where units of space are conceived as cells and populations as individual agents, are currently changing the way we are able to simulate the evolution of cities and related systems. In this paper, we review progress to date in this field. We show how these new approaches are consistent with traditional urban models that have gone before with the emphasis no longer being on spatial interaction but on the dynamics of development and local movement. We first introduce a generic structure for urban simulation based on ideas about spatial evolution as reaction and diffusion, and then show how problems conceived in terms of cells, or agents, or both enable new implementations of this generic model. We sketch the rudiments of cellular automata (CA) which emphasises rules of development, and agent-based models which focus on how agents respond to attributes of their environment often encoded in cellular landscapes. We develop various exemplars based on residential location to impress the way these approaches work. Three applications are then presented at very different spatial scales: first pedestrian movement at the building scale, then the evolution of systems of cities at a country scale, and finally urban growth at the city scale. In developing these approaches, we show how cellular and agent-based models have the potential for explicitly incorporating spatial interaction and transportation which is their current weakness. We conclude with proposals that formal policy analysis in this domain should always be informed by more than one approach.
Michael Batty: Agent-Based Pedestrian Modelling
Abstract:
When the focus of interest in geographical systems is at the very fine scale, at the level of streets and buildings for example, movement becomes central to simulations of how spatial activities are used and develop. Recent advances in computing power and the acquisition of fine scale digital data now mean that we are able to attempt to understand and predict such phenomena with the focus in spatial modelling changing to dynamic simulations of the individual and collective behaviour of