رفتن به نوشته‌ها

دسته: سیستم‌های پیچیده

🎞 علم شبکه‌ و کمک به مهار کردن شیوع کرونا

بیش از یک‌ سال از شروع دنیاگیری کووید-۱۹ می‌گذرد. در این مدت‌‌ دولت‌های مختلف با روش‌های متفاوتی شرایط ناشی از این بیماری را مدیریت کرده‌اند. در این برنامه آرشام غواصیه و عباس ک. ریزی که هر دو دانشجوی دکتری شبکه‌های پیچیده هستند در مورد راه‌حل‌های کنترلی ارائه شده توسط دانشمندان پیچیدگی در مورد بیماری‌ها خصوصا کرونا صحبت خواهند کرد. این برنامه به دنبال بیان تجربه‌های حاصل از گزارش‌های علمی و داده‌محور در جوامع مختلف تدارک دیده شده.

قسمت‌ اول

🔗 ویدیو در اینستاگرام
🔗 ویدیو در یوتیوب

قسمت دوم

🔗 ویدیو در اینستاگرام
🔗 ویدیو در یوتیوب

دنیای این روزهای علم، قسمت ۱: دسترسی باز و بهار دانشگاهی

زمان زیادی از شروع جنبش نرم‌افزار آزاد می‌گذره. مهم‌ترین پیام این جنبش شاید این بوده که آی آدم‌ها در دوران دیجیتال حواستون باشه که آزادی شما نسبت به استفاده از محتوای جدید دچار محدودیت نشه! از دستاوردهای این جنبش شکل‌گیری زیست‌بوم گنو/لینوکس، ویکی‌پدیا (و پروژه‌های خواهرش) و چیزهای این شکلی بود. کسایی که گنو/لینوکس رو یک فرهنگ می‌دونن ایده‌شون اینه که مستقل از ویژگی‌های فنی ابزارها، ویژگی‌های اخلاقی و انسانی دلیل استفاده کردن یا نکردن ما از اون‌ها رو مشخص می‌کنند.

این مسئله به علم هم سرایت کرده. سال‌هاست که به شکل ابلهانه‌ای علم گرفتار مشکل انتشار در مجلات بسیار پرهزینه شده! مجله‌هایی که علم رو از اهل علم به ازای دریافت پول زیادی تحویل می‌گیرن و بعد دوباره در ازای دریافت پول به اهل علم محصول خودشون رو می‌فروشن! اساسا علم یک فرایند اجتماعیه؛ یعنی هر موقع شخصی یافته‌های جدیدی رو منتشر می‌کنه تا زمانی که بقیه همکاران متخصص در اون زمینه اون یافته‌ها رو تایید نکنند (داوری همتا) اون اثر مورد اقبال عمومی قرار نمی‌گیره. برای همین نیازه که ساز و کاری باشه که افراد بتونن یافته‌هاشون رو به اشتراک بذارن تا بقیه نظراتشون در مورد کم و کیف اون کار رو گزارش کنند. اما قرار نبود که یک سری مجله علمی (بخوانید دلال) این وسط پیدا بشن که از این بده بستان علمی امرار معاش کنند. بماند که این وسط، دلال‌هایی مثل الزویر در نهایت گوش به حرف برادر بزرگتر پژوهشگران ایرانی رو هم تحریم کردند.

سال گذشته تصویر خیلی جالبی در توییتر دیدم که به عمق فاجعه در دسترس نبودن مقاله‌های علمی اشاره می‌کرد:

نگاره‌ای که نشان می‌دهد داستان در دسترس‌ نبودن مقالات چه قدر مضحکانه عادی‌انگاری شده است!
این مقاله قدیمی هم‌اکنون در دسترس همگان است:
Hayes, D. The growing inaccessibility of science. Nature 356, 739–740 (1992). https://doi.org/10.1038/356739a0

بهار آکادمیک

خلاصه که وضع موجود اصلا جالب نیست. برای همین مدت‌هاست که اهل دانشگاه به دنبال حل این مشکل هستند. تلاش‌های صورت گرفته رو می‌تونید زیر پرچم «علم باز» دنبال کنید. یکی از راه‌های پیشنهاد شده برای رهایی از شر مجلات پولی و بی‌اخلاق، انتشار در مجلات با «دسترسی باز» هست. اگه مقاله‌ی علمی با دسترسی باز منتشر بشه اون موقع هر شخص بدون نیاز به پرداخت کمترین هزینه می‌تونه اون مقاله رو بخونه. توجه کنید که اگه شما یک دانشجوی ساده ولی علاقه‌مند باشین، بیشتر وقت‌ها نمی‌تونید به صورت قانونی مقاله‌هایی که نیاز دارین رو بخونید. مستحضر هستین که قانون همیشه چیز خوبی نیست!؟ توی علوم پایه مردم معمولا سعی می‌کنن که نسخه نهایی یا پیش‌نویس بسیار شبیه به نسخه نهایی مقاله‌شون رو روی arXiv بذارن. آریکایو برای هر دو طرف ماجرا رایگانه اما باید توجه کنیم که مقالات منتشر شده در آرکایو هنوز از فرایند داوری همتا عبور نکردند. به همین خاطر اگه مقاله‌ای که روی آرکایو منتشر شده دقیقا همون چیزی نباشه که در یک مجله علمی چاپ شده اون موقع اعتماد کردن به اون مقاله سخت میشه. برای اینه که وجود مجلاتی با داوری همتا با دسترسی باز خیلی مهمه.

این روزها آدمای زیادی مشغول پرداختن به این مسئله هستند. اخیرا هم دانشگاه‌های مختلف تلاش کردن با عقد قراردادهای مختلفی کمی از وخامت وضع دسترسی بسته کم کنند. توی توییتر هم می‌تونید ببینید دانشمندهای مختلف چه‌طور علیه این مسئله در حال مبارزه هستن و خودشون رو از فرومایگان جامعه جدا کردن! از میان آدم‌های سرشناس، تیموثی گاورز (برنده جایزه فیلدز در ۱۹۹۸) مدت‌هاست که ناراحتی خودش رو نه تنها آشکارا ابراز کرده بلکه در جهت حل این مشکل زحمت هم کشیده:

  • گاورز در سال ۲۰۱۲ با انتشار پستی در وبلاگش به دلایل مختلفی از جمله حمایت الزویر از قانون توقف سرقت آنلاین، قانون حفاظت از آی‌پی و قانون آثار پژوهشی فراخوانی برای تحریم الزویر داد.
  • نگاه کنید به «هزینه دانش»: اعتراض دانشگاهیان به شیوه های تجاری الزویر
  • سال ۲۰۱۶ گاورز مجله‌ای به اسم «آنالیز گسسته» راه انداخت تا به همه نشون بده که میشه خارج از چارچوب‌های دست و پا گیر سنتی یک مجله با کیفیت ریاضی داشت بدون این که هزینه سنگینی به کسی تحمیل بشه.
  • در سال گذشته هم مجله «Mathematical Research Reports» با تغییرات جدید بر پا شد. گاورز در وبلاگش در مورد این جور مجله‌ها همیشه ازعبارت «با اخلاق و با کیفیت» استفاده می‌کنه.
  • توی این ویدیو گاورز به خوبی در مورد وضع کنونی انتشارات علمی صحبت می‌کنه و میگه چرا سیستمی که برای همه واضحه که بده چرا هنوز داره کار می‌کنه.

مبارزه، مبارزه و مبارزه!

توییت کارلو روولی فیزیک‌دان سرشناس ایتالیایی در حمایت از سای‌هاب.

لیبجن و سای‌هاب دو پروژه مهم برای دور زدن پرداخت هزینه مقالات به کمک پراکسی دانشگاه‌ها هستن که اجازه میدن شما مقالات رو رایگان دانلود کنید. سال‌هاست که انتشارات مختلف (همون دلال‌ها) به دنبال شکایت از سای‌هاب هستند. حساب کاربری سای‌هاب در توییتر بسته شده و اخیرا در کشورهای مختلفی از جمله انگلستان به شدت دنبال محکوم کردن و غیرقانونی جلوه دادن فعالیت‌های سای‌هاب هستن در این حد که پلیس به دانش‌آموزها و دانشجوها هشدار داده از این وب‌سایت استفاده نکنند! طبیعتا واکنش همه آدم‌های شریف این بوده که برین دنبال کارتون بابا! یعنی چی؟! افراد مختلفی در حمایت از سای‌هاب توییت کردن، از جمله کارلو روولی فیزیکدان!

در این ویدیو الکساندرا الباکیان موسس سای‌هاب توضیح میده که چرا همچین سایتی رو ایجاد کرده:

فراموش نکنیم که …

قانون بد، بده! نیازی نیست که ما از قانون بد پیروی کنیم. این که سرمون رو بندازیم پایین و چیزی نگیم و هیچ حمایتی از برطرف شدن قانون بد نکنیم بده. امروز جامعه علمی باید در برابر این چیزها مقاومت کنه.

طراحی مدادی دون کیشوت
ریچارد استالمن زمان سخنرانی «نرم‌افزار آزاد و آزادی شما»

«قوانین در مورد درست یا غلط بودن چیزی تصمیم‌گیری نمی‌کنند. هر آمریکایی باید بداند که چهل سال پیش در بسیاری از ایالات، نشستن یک سیاه‌پوست در جلوی اتوبوس خلاف قانون تلقی می‌شد؛ اما این فقط نژادپرستان بودند که می‌گفتند این کار غلط است.»

ریچارد استالمن – موسس بنیاد نرم‌افزار آزاد

گشت و گذاری در علم شبکه

به دعوت بچه‌های انجمن علمی فیزیک دانشگاه تهران در مورد شبکه‌های پیچیده حرف زدم. ویدیو جلسات ضبط شده. در ادامه اسلایدها رو گذاشتم.

قسمت اول: پیچیدگی و تحول انگاره

در این قسمت ابتدا به سراغ انگاره پیچیدگی می‌رویم و پیرامون تحول انگاره در فیزیک در دهه‌های گذشته صحبت می‌کنیم. نشان می‌دهیم که فیزیک آماری در گذار از ریزمقیاس به بزرگ‌مقیاس با چه چالش‌هایی روبه‌رو بوده. سپس به دنبال توجیه رفتارهای جمعی در سیستم‌های فیزیکی و زیستی به اهمیت برهمکنش‌های نابدیهی و شبکه‌های پیچیده می‌رسیم.

قسمت دوم: مقدمه‌ای بر علم شبکه

در ادامه قسمت قبل، به دنبال توجیه رفتارهای جمعی در سیستم‌های فیزیکی و زیستی به اهمیت برهمکنش‌های نابدیهی و شبکه‌های پیچیده می‌رسیم و به ویژگی‌‌های این شبکه‌ها و پدیده‌های دینامیکی روی آن‌ها می‌پردازیم. سرانجام در مورد مدل‌سازی‌های انتشار ویروس کرونا صحبت خواهیم کرد!

اسلایدها

نظریه گراف و علم شبکه

نزدیک به ۲۰ ساله که چیزی به اسم نظریه شبکه‌ یا علم شبکه در ادبیات علمی پیدا شده. شاید نزدیک‌ترین یا نام‌آشناترین نظریه به علم شبکه، نظریه گراف در ریاضیات باشه. چیزی که از زمان اویلر (۱۷۳۶) شکل گرفته و در چند قرن اخیر هم همیشه حوزه‌ی پژوهشی برای ریاضیدون‌ها بوده. اما این فقط ظاهر کاره! نگاهی به جامعه‌ی علمی این دو شاخه از معرفت بشری، تصویری از دو گروه از متخصصین رو نشون می‌ده که چندان هم کارشون شبیه به هم نیست! به عبارتی، با این‌که نظریه شبکه بسیار وام‌دار نظریه گراف هست، اما چیزی که در عمل در حال اتفاق افتادنه اینه که مسائلی که گراف‌کارها مشغول مطالعه‌شون هستند اصلا شبیه به مسائل شبکه‌کارها (دانشمندان شبکه!) نیست. با تقریب خوبی البته!

علت این اتفاق هم بیشتر به این برمیگرده که برای یک ریاضیدان، گراف یک موجود انتزاعی/مجرد و خوش‌تعریف ریاضی به همراه یک عقبه محکم و استوار ریاضی و تعداد زیادی لم، قضیه و حدسه، در حالی که برای دانشمندان شبکه، شبکه یک موجود کاربردی و پدیدارشناسانه‌ هست که نه تعریف چندان صریحی داره و نه عقبه کاملا مشخصی! علم شبکه یا نظریه شبکه، علمی جدید، پدیداره از علوم و دانش‌های مختلفه که حدودا ۲۰ ساله شکل گرفته و بیشتر از هر چیزی تحت تاثیر داده‌های بزرگ و کامپیوترها بوده تا کاغذ و قلم و حل‌های بسته (تحلیلی)!

نگاره از QuantaMagazine

در نظریه گراف تلاش عمدتا بر شناسایی و مطالعه ساختارهاییه که بتونیم اون‌ها رو به صورت تحلیلی دنبال کنیم. برای همین، گراف‌کارها (نظریه‌پردازان گراف!) معمولا به سراغ گراف‌های تصادفی، گراف‌های کامل و مسائلی مثل رنگ آمیزی و کاور کردن میرن. اما در علم شبکه، مردم بیشتر به دنبال مسائل کاربردی‌تر و مدل‌هایی هستند که بیشتر مسائل دنیای واقعی (فیزیکی، شیمیایی، زیستی، اجتماعی و اقتصادی) رو توجیه‌ کنند! برای همین لزوما از لحاظ ساختاری این شبکه‌ها، گراف‌هایی نه کاملا تصادفی و نه کامل، بلکه گراف‌هایی تنک با توزیع درجه‌‌های دم‌کلفت هستند!

علم شبکه، امروز یک ساختار پدیدارشناسانه از دنیای بس‌ذره‌ای و پیچیده بیرونه! یک مقایسه زمانی با فیزیک، میشه گفت که علم شبکه در زمان ما، بسیار شبیه به ترمودینامیک زمان کارنو هست و نه ترمودینامیک در زمان بولتزمان، مکسول و فون‌نویمان! انتظار بر اینه که تلاش‌های جدی صورت بگیره تا ریاضیات لازم برای علم شبکه به قدری توسعه پیدا کنه که علم شبکه به بلوغی برسه که ترمودینامیک بعد از بولتزمن رسید.

چیزی که خوندید، در حقیقت مقدمه‌ای بود برای دعوت به مطالعه این نوشته:

Iñiguez, G., Battiston, F. & Karsai, M. Bridging the gap between graphs and networks. Commun Phys 3, 88 (2020). https://doi.org/10.1038/s42005-020-0359-6

Bridging the gap between graphs and networks
arXiv:2004.01467 [physics.soc-ph] DOWNLOAD

مستقل از این‌که این نوشته دید خوبی می‌ده از تفاوت نگاه دو جامعه علمی متفاوت به یک مسئله و مسائل مختلف حوزه پژوهش در هر کدوم از اون جوامع، این نوشته دارای منابع گلچین شده‌ای هست که هر کسی که کارش مربوط به شبکه است خوبه که حتما اون‌ها رو بخونه!

برای همین اگر دانشجوی سیستم‌های پیچیده یا یکی از سه رشته فیزیک، ریاضی و علوم کامپیوتر هستید و علاقه‌مند به موضوع شبکه‌ها، این نوشته رو به شما توصیه می‌کنم تا بدونید که:

  • علم شبکه، نظریه گراف نیست و بالعکس!
  • تفاوت مسائل روز پژوهشی که ریاضیدون‌ها و شبکه‌کارها بهشون می‌پردازن چی هست.
  • آینده این علوم چه شکلی ممکنه داشته باشه؟!
  • اگر ریاضی خوندید و علاقه‌مند به شبکه هستید، مسیری که در پیش دارید چه‌طوری می‌تونه باشه!
  • اگه فکر می‌کنید علم شبکه چندان پشتوانه ریاضی قوی نداره، اون موقع باید چه‌طور نگاهتون رو اصلاح کنید!

پدیده‌های بحرانی ۱۵۰ سال پس از چارلز دلاتور

پیش‌تر نوشته‌ای تخصصی‌تر در مورد گذار فاز و پدیده‌های بحرانی نوشته بودم. این نوشته که ترجمه‌ای از یک مقاله است، بیشتر جنبه تاریخی دارد و برای مخاطب علاقه‌مند آشنا با پدیده‌های بحرانی می‌تواند جالب باشد!

پدیده‌های بحرانی ۱۵۰ سال قبل توسط چارلز کاگنیارد دلاتور در ۱۸۲۲ کشف شدند. به سبب این سالگرد، مفهوم و تاریخ اولیهٔ کشف او را بررسی کرده‌ایم و سپس با طرح مختصر تاریخ پدیده‌های بحرانی مسیر رشد و توسعه آن تا به امروز را دنبال می‌کنیم.


[arXiv:0905.1886 [physics.hist-ph

پدیده های بحرانی که امروزه یکی از مهمترین روش ها در بررسی گذار فازها در سیستم های پیچیده، فیزیک ذرات بنیادی و بسیاری دیگر از شاخه های علم فیزیک است به مجموعه‌ای از اتفاقات که در نقاط بحرانی رخ می‌دهند گفته می‌شود. پدیده های بحرانی اولین بار در بررسی گذار فازهای مواد دیده شدند. ساده ترین گذار فاز را می توان در تبخیر آب مایع و یا یخ زدن آب و گذار از فاز مایع به جامد و برعکس مشاهده کرد. در مورد آب گرمای ویژه و چگالی آب از متغیرهای قابل بررسی هستند که برای هر کدام می توان یک نمای بحرانی هم پیدا کرد و با استفاده از نظریه مقیاس و گروه های بازبهنجارش و یا نظریه ی میدان میانگین این نماهای بحرانی استخراج می‌شوند و برای هر پدیده یک کلاس جهان شمولی یافت می‌شود.

پدیده‌های بحرانی ۱۵۰ سال قبل توسط چارلز کاگنیارد دلاتور در ۱۸۲۲ کشف شدند. به سبب این سالگرد، در مقاله ی زیر به قلم برتراند برکه، مالته هنکل و رالف کنا، مفهوم و تاریخ اولیه‌ی کشف او را بررسی کرده‌ایم و سپس با طرح مختصر تاریخ پدیده‌های بحرانی مسیر رشد و توسعه آن تا به امروز را دنبال می‌کنیم.

paper-1

#شرح_پیچیدگی

در توییتر متخصصان حوزه پیچیدگی با هشتگ #ComplexityExplained در مورد مفهوم پیچیدگی توییت کردند و ماحصل توییت‌ها تبدیل به دفترچه‌ای شد در #شرح_پیچیدگی. دفترچه‌ای برای توضیح مفهوم پیچیدگی بر اساس آرا صاحب‌نظران این حوزه!

شما می‌توانید سایت اصلی این پروژه را با رفتن به این نشانی ببینید:
complexityexplained.github.io

این اثر با مجوز زیر منتشر شده است:
CC BY-NC-ND 4.0

این شما و این نسخه فارسی این دفترچه :

ComplexityExplainedFarsi

«مقدمه‌ای بر بازبهنجارش» هفته پنجم: بازبهنجارش در فیزیک انرژی‌های بالا، نظریه گروه‌ها و نظریه نرخ-اعوجاج

دوره «مقدمه‌ای بر بازبهنجارش»

قصد من ارائه یک معرفی مدرن از بازبهنجارش از افق سیستم‌های پیچیده‌ است. با نظریه اطلاعات و پردازش تصویر آغاز می‌کنم و به سراغ مفاهیم بنیادی چون پدیدارگی، درشت-دانه‌بندی و نظریه مؤثر در نظریه پیچیدگی خواهم رفت. آنچه برای این مجموعه نیاز دارید شهامت آشنایی با ایده‌های جدید و البته کمی نظریه احتمال، حسابان و جبر خطی است. برای تمرین‌های پیشنهادی هم خوب است که کمی پایتون و متمتیکا بدانید.

با تشکر از Simon Dedeo، موسسه سانتافه و بهار بلوک آذری.

ایده بازبهنجارش در مورد مطالعه نظریه‌ها است هنگامی که از مقیاسی به مقیاس دیگر می‌روند.

هفته پنجم: بازبهنجارش در فیزیک انرژی‌های بالا، نظریه گروه‌ها و نظریه نرخ-اعوجاج

در ابتدای این جلسه کمی در مورد بازبهنجارش در فیزیک انرژی‌های بالا صحبت خواهم کرد و سپس با معرفی کوتاهی از نظریه‌ گروه‌ها، سراغ قضیه Krohn–Rhodes می‌روم. در انتها به این پرسش می‌پردازم که آیا برتری بین روش‌های درشت-دانه‌بندی وجود دارد یا خیر. در قسمت انتهایی نظریه نرخ-اعوجاج (Rate–distortion theory) را مطرح می‌کنم.


ویدیوها

۱) بازبهنجارش در فیزیک انرژی‌های بالا

۲) نظریه گروه‌ها

۳) نظریه نرخ-اعوجاج


برای مطالعه بیشتر


اسلایدها

بازبهنجارش-قسمت-آخر