Category Archives: دانش

سیستم‌های پیچیده: سه امکان برای آشنایی بیش‌تر

یک: موسسه‌ی سیستم‌های پیچیده‌ی نیوانگلند یک سمینار آنلاین و رایگان گذاشته در مورد سیستم‌های پیچیده. یانیر باریام، رییس موسسه، صحبت می‌کنه و کل سمینار نباید بیش‌تر از یک ساعت طول بکشه. ثبت نام برای همه آزاده و همه امکان سوال پرسیدن دارن. به نظرم فرصت خوبیه که با گذاشتن وقت و از پشت کامپیوتر به راحتی از این امکان استفاده کنین. برای ثبت نام به این‌جا مراجعه کنین.

دو: انستیتو سانتافه یک کلاس آنلاین و رایگان سیستم‌های پیچیده گذاشته. شرکت در اون برای همه آزاده و مدرس‌اش هم ملانی میچل یکی از استادهای خارج از سایت انستیتو و یکی از بزرگان این زمینه است. فرصت خوبیه که با صرف چند ساعت در هفته در مدت دو سه ماه با مفهوم‌هایی مثل دینامیک، آشوب، فراکتال، اطلاعات، اتوماتای سلولی، الگوریتم‌های ژنتیکی، مدل‌سازی سیستم‌های اجتماعی و شبکه‌ها آشنا بشین. تا جایی که من برداشت کردم، پیش‌زمینه‌ی چندانی احتیاج نداره و هرکس در حد توان‌اش می‌تونه از مطالب استفاده کنه. خود مدرس یک کتاب در مورد سیستم‌های پیچیده نوشته که برای مخاطب عام تهیه شده و خوندن استفاده کردن ازش برای همه امکان‌پذیره. برای اطلاع از دوره‌ی آموزشی و سرفصل مطالب و ثبت نام به این‌جا مراجعه کنین.

سه: انستیتو سانتافه، مثل هر سال، کلاس‌های تابستونی سیستم‌های پیچیده خواهد داشت. اگر سفر براتون ممکن هست و امکان پرداخت شهریه (سه هزار و پونصد دلار) رو دارین، فرصت خوبیه. البته شاید کمک‌هزینه هم داشته باشن. برای اطلاعات بیش‌تر به این‌جا مراجعه کنین.

سیستم‌های پیچیده – سی و نه – تطبیق در سیستم‌های دینامیکی

From Misc

در نظر داشتم که شکل بالا را به عنوان نقاشی روز معرفی کنم، اما به‌تر دیدم توضیح مختصری هم در مورد پیشینه‌اش بنویسم. در یک سیستم دینامیکی بعضی پارامترها در زمان تغییر می‌کنند. مثلن فرض کنید پارامتر این باشد: چند درصد افراد یک جامعه در انتخابات شرکت می‌کنند. اگر این پارامتر تغییر نکند، همیشه همان مقدار را خواهد داشت، مثلن شصت درصد. در نتیجه در هر انتخاباتی، فارغ از نتیجه‌های قبلی، همیشه شصد درصد افراد مشارکت می‌کنند. اما گاهی با توجه به مقدار این پارامتر، تغییراتی در مجموعه به وجود می‌آید که باعث تغییر خود پارامتر هم می‌شود. مثلن فرض کنید درصد مشارکت در یک جامعه بالا باشد. در این حال یک حزب به خصوص رای می‌آورد که بر سر کار بودن آن حزب، در یک پروسه‌ی پیچیده (که خود یک سیستم دینامیکی است) باعث آزادی بیش‌تر می‌شود، مردم احساس رضایت می‌کنند و همین عامل باعث مشارکت بیش‌تر افراد در انتخابات‌های آینده می‌شود. در نتیجه پارامتر میزان مشارکت باز هم افزایش می‌یابد. اما فرض کنید میزان مشارکت در انتخابات کم باشد. با این ترتیب یک حزب بر سر کار می‌آید که باعث فشار بیش‌تر بر مردم می‌شود، مردم سرخورده می‌شوند، مشارکت باز هم کاهش می‌یابد و مقدار پارامتر از قبل هم کم‌تر می‌شود.

در این حال برای پیدا کردن رفتار مجموعه یک راه این است که به پارامتر مقدارهای اولیه‌ی (initial conditions) متفاوتی می‌دهیم و بعد سیستم دینامیکی را شبیه‌سازی می‌کنیم. شکل بالا یک نمونه از محصول همین فرآیند است. البته این شبیه‌سازی برای سیستم‌های اجتماعی نبوده و در مورد مهاجرت در گونه‌های جانوری بوده (قبل‌تر به طور خلاصه در این مورد نوشته بودم و بعدتر بیش‌تر می‌نویسم). در این مساله با توجه به نمودار، پنج گروه مقدار مختلف برای پارامتر وجود دارد که پارامتر در نهایت به سمت یکی از این مقدارها جذب می‌شود.

ضخیم بودن بعضی از خطوط به خاطر این است که پارامتر به مقدار زیادی نوسان می‌کند.

یک پیشنهاد برای پیدا کردن راه برگشت در مسیرهای پر از دوراهی

در نزدیکی خونه‌مون یک پارک جنگلی هست که متعلق به راکفلرها بوده. پارک خیلی بزرگه و آدم می‌تونه به راحتی توش گم بشه. مشکل این‌جاست که در یک مسیر که جلو می‌رین، مرتب به دوراهی برخورد می‌کنین و باید راه راست یا راه چپ رو انتخاب کنین؛ اما موقع برگشت الزامن به یاد ندارین که راه راست رو انتخاب کرده بودین یا راه چپ رو و این‌جاست که ممکنه گم بشین.

بعد از یکی دو بار نیمه گم شدن در پارک، بالاخره به یک روش برای پیدا کردن مسیر برگشت دست پیدا کردم که پیشنهاد می‌کنم شما هم در موارد مشابه (و یا حتا در خیابون یا هرجای دیگه که از نظر کیفی به همین وضعیت شبیه هست) ازش استفاده کنین:
در تمام مدت کافیه یک عدد رو به یاد داشته باشین. بهش بگیم عدد مسیر. در شروع گردش، عدد مسیر برابر با ۱ خواهد بود. در مسیر جلو برین. هر موقع به دوراهی رسیدین، به دل‌خواه یکی از دو راه رو انتخاب کنین:
– اگر راه سمت چپ رو انتخاب کردین، عدد مسیر رو ضرب در دو کنین
– اگر راه سمت راست رو انتخاب کردین، عدد مسیر رو ضرب در دو کنین و یکی بهش اضافه کنین

برای مثال اول سفر که عدد مسیرتون برابر با ۱ هست. فرض کنین در طی مسیر در اولین دوراهی به راست می‌پیچین (پس عدد مسیر برابر می‌شه با ۳) و بعد در دوراهی بعدی به چپ می‌پیچین (پس عدد مسیر برابر می‌شه با ۶) و بعد در دوراهی بعدی باز هم به چپ می‌پیچین (و عدد مسیر برابر می‌شه با ۱۲) و در پایان به راست می‌پیچین (و عدد مسیر برابر می‌شه با ۲۵).

به همین ترتیب هر چه قدر که دوست دارین جلو می‌رین. وقتی می‌خواهین برگردین و به نقطه‌ی شروع برسین، طبیعتن به یکی از دوراهی‌هایی می‌رسین که قبل‌تر ازش رد شده بودین. در این حال،
– اگر عدد مسیر زوج هست، راه سمت راست رو انتخاب کنین و عدد مسیر رو تقسیم بر دو کنین
– اگر عدد مسیر فرد هست، راه سمت چپ رو انتخاب کنین، از عدد مسیر یکی کم‌کنین و بعد بر دو تقسیمش کنین

با این ترتیب تضمین می‌کنم که وقتی عدد مسیر یک شده باشه، شما هم در نقطه‌ی شروع سفرتون هستین! (یا به عبارت دقیق‌تر اولین دوراهی‌ای رو که دیده بودین پشت سر گذاشته‌این و از این به بعد باید جلو برین تا به نقطه‌ی شروع برسین)

برای مثال فرض کنین شروع به برگشت می‌کنین و عدد مسیر برابر ۹ هست. در این حال در اولین دوراهی راه سمت چپ رو انتخاب می‌کنین (و عدد مسیر برابر می‌شه با ۴). در دوراهی بعدی راه سمت راست رو انتخاب می‌کنین (و عدد مسیر برابر می‌شه با ۲) و در دوراهی آخر هم باز راه سمت راست رو انتخاب می‌کنین (و عدد مسیر برابر می‌شه با ۱). به این ترتیب در مقصد هستین.

در حالت عادی شاید استفاده از این روش ضروری به نظر نرسه. اما این رو بگم که در پیاده‌روی دیروز، در مدت نیم ساعت، عدد مسیرم به نزدیکی دویست رسید و این‌جا بود که کم‌کم داشت اهمیت خودش رو نشون می‌داد.

توضیح بیش‌تر: علت نتیجه‌بخش بودن این روش چندان هم معجزه‌آسا نیست. توضیح ساده‌اش اینه که برای مسیر، یک رشته‌ی عدد دودویی در نظر می‌گیریم که با اضافه شدن هر دوراهی جدید کل رقم‌های صفر و یک رو به چپ حرکت می‌دیم (shift) و انتخاب جدید رو در سمت راست عدد دودویی اضافه می‌کنیم (برای اضافه شدن، راه‌های سمت چپ ۰ هستن و راه‌های سمت راست ۱).

تمرین بیش‌تر: اگر تعداد انتخاب‌ها بیش‌از دو راه بود چه کار می‌کنین؟ مثلن توی مسیر سه راهی داشته باشیم؟
تمرین بیش‌تر: اگر در مسیر حلقه داشته باشیم، این روش جواب‌گو نیست. در وقت اضافه پیدا کنین که چه اتفاق‌هایی ممکنه با وجود حلقه بیفته.

یکی از وسواس‌های دوران کودکی

Full Binary Tree

در دوران کودکی (وقتی که حدودن ده ساله بودم) یک بازی داشتم: موقع قدم زدن، اول پای راست رو بر می‌داشتم و بعد پای چپ (تا این‌جا که طبیعیه. به قول استادم این بازی نیست: به این می‌گن قدم زدن!). اما برای قدم سوم، چون دفعه‌ی قبلی اول پای راست رو برداشته بودم، این بار اول پای چپ رو بر می‌داشتم و بعد پای راست که عدالت برقرار شده باشه. اگر برای پای راست از «ر» و برای پای چپ از «چ» استفاده کنیم، ترتیب‌اش می‌شه رچ‌چ‌ر. حالا برای چهارتایی بعدی، چون چهارتایی قبلی با راست شروع شده، این یکی باید با چپ شروع بشه. پس چهار قدم بعدی خواهند بود چ‌ررچ و در نتیجه کل هشت قدم خواهند بود رچ‌چ‌رچ‌ررچ و به همین ترتیب یک مجموعه‌ی شونزده قدمی برابر می‌شد با رچ‌چ‌رچ‌ررچ‌چ‌ررچ‌رچ‌چ‌ر و به همین ترتیب. این کار رو تا جایی ادامه می‌دادم که ذهنم کشش می‌داشت و می‌دونستم کجای این سری هستم. نتیجه‌اش این می‌شد که راه رفتن‌ام کمی غیرعادی می‌شد چرا که گاهی دو تا راست یا دو تا چپ پشت هم قرار می‌گرفتن و مجبور بودم هر از گاهی وسط قدم برداشتن با همون پا بپرم تا ترتیب و عدالت رعایت شده باشن.

در ضمن در کل این سری می‌تونیم جای چپ و راست رو عوض کنیم و عدالت هم‌چنان برقرار باشه (یعنی اولین قدم رو با پای چپ شروع کنیم و بقیه‌اش هم مشخصه). اگر ترکیب تمام قدم‌های ممکن رو به شکل یک درخت دودویی رسم کنیم، شکل بالا حاصل می‌شه (در این شکل در هر راس شاخه‌ی سمت چپ به معنای قدم چپ و شاخه‌ی سمت راست به معنای قدم راسته). برای برآورده کردن شرط عدالت در این بازی، در این درخت تنها دو مجموعه از راس‌ها قابل قبول خواهند بود که من با رنگ قرمز نشون‌شون داده‌ام (برای دیدن شکل بزرگ‌تر روی اون کلیک کنین).

در تلاش بودم که این الگو رو به شکل واضح‌تر (و شاید به شکل یک عبارت ریاضی) بنویسم که هنوز موفق نشده‌ام. حالت مطلوب اینه که بتونیم بدون ساختن کل جمله از پیش بگیم که مثلن n امین حرکت من با پای چپ خواهد بود یا راست. یک سوال دیگه هم برام ایجاد شد: چه طور می‌شه برای تولید جملات معتبر با این خصوصیت، یک عبارت باقاعده نوشت (اگر که باقاعده است) و یا به طور کلی چه طور می‌شه این رشته‌ها رو با زبان صوری تعریف کرد. در ضمن صحبت از نظریه‌ی زبان‌ها و ماشین‌ها شد و جا داره یادی کنیم از آلن تورینگ که امروز صدمین سال تولدشه.

در پایان این رو هم اضافه کنم که این عادت راه رفتن در اون زمان به نوعی وسواس تبدیل شده بود که خوشبختانه در بزرگ‌سالی ترک شد.

سیستم‌های پیچیده – سی و هشت – خانم‌ها! به نفع‌تان است که «شما» پیشنهاد ازدواج بدهید

Regency woodcut of a proposal scene, United States public domain

سه دختر و سه پسر می‌خواهند که با هم ازدواج کنند (دو به دو). هرکدام از دخترها از بین سه پسر ترجیح‌های خودشان را دارند و هرکدام از پسرها هم همین‌طور. اولیت‌های هرکدام از پسرها (از چپ به راست) به شکل زیر است (اگر با موضوع راحت نیستید، پیشنهاد می‌کنم اول این پست را بخوانید: هم‌خانه‌ای‌هایی که هیچ‌وقت راضی نیستند):

P(m1) = w2, w1, w3
P(m2) = w1, w3, w2
P(m3) = w1, w2, w3

اولیت‌های هرکدام از دخترها هم به شکل زیر است:

P(w1) = m1, m3, m2
P(w2) = m3, m1, m2
P(w3) = m1, m3, m2

برای شروع، فرض کنید بخواهیم دختر شماره یک با پسر شماره یک و به همین ترتیب دو با دو و سه با سه ازدواج کنند. روابط در شکل زیر نشان داده شده‌اند. در ضمن سمت راست نشان داده‌شده که کدام دختر و کدام پسر هردو با هم ترجیح می‌داده‌اند که به جای چیدمان پیشنهادی، با هم باشند و در نتیجه حاضرند چیدمان موجود را به هم بزنند. در هر خط وضعیت ارتباط‌ها بعد از هر تغییر زوج نشان داده شده:

{(m1, w1), (m2, w2), (m3, w3)}, unhappy: (m1, w2)
{(m1, w2), (m2, w1), (m3, w3)}, unhappy: (m3, w2)
{(m1, w3), (m2, w1), (m3, w2)}, unhappy: (m3, w1)
{(m1, w3), (m2, w2), (m3, w1)}, unhappy: (m1, w1)
{(m1, w1), (m2, w2), (m3, w3)}, unhappy: (m1, w2)

با کمال شگفتی برگشتیم به خانه‌ی اول!

با این ترتیب هیچ‌کدام از چیدمان‌ها پایدار نیست و همه در یک حلقه افتاده‌اند: همیشه در هر چیدمانی دو نفر هستند که ترجیح می‌دادند با هم باشند و حاضرند چیدمان فعلی را برای با هم بودن به هم بزنند.

اما این مساله راه حل دارد. این بار الگوریتم زیر را دنبال می‌کنیم.

  • تا زمانی که مردی وجود دارد که مجرد است، این مراحل را تکرار کنید:
  • یک: هر پسر مجرد به اولین دختر (با بیش‌ترین اولویت) در لیست دختران مورد علاقه‌اش که هنوز به آن‌ها پیشنهادی نداده، پیشنهاد ازدواج می‌دهد
  • دو-یک: اگر دختر دریافت کننده‌ی پیشنهاد قبلا به کسی جواب مثبت نداده، به به‌ترین پیشنهاد جواب مثبت می‌دهد
  • دو-دو: اگر دختر به کسی جواب مثبت داده بود، اما پیشنهاد جدید را ترجیح می‌داد، از پسر قبلی جدا می‌شود و به پسر جدید جواب مثبت می‌دهد (و پسر قبلی مجرد می‌شود)
  • دو-سه: اگر دختر به کسی جواب مثبت داده بود و پیشنهاد جدید را ترجیح نمی‌داد، پیشنهاد فعلی را رد می‌کند

با استفاده از این الگوریتم پیشنهادهای ازدواج و شکل‌گیری زوج‌ها به شکل زیر خواهند بود:

Proposals: {(m1 -> w2), (m2 -> w1), (m3 -> w1)}
Intermediate: {(m1, w2), (m2), (w3), (m3, w1)}
Proposals: {(m2 -> w3)}
Final: {(m1, w2), (m2, w3), (m3, w1)}

این ترکیب پایدار است و به هم نخواهد خورد.

اما اگر به جای پسرها، دخترها پیشنهاد ازدواج بدهند چه طور؟ آیا تغییری ایجاد می‌شود؟
الگوریتم قبلی را در نظر بگیرید با این تفاوت که این بار دخترها پیشنهاد ازدواج می‌دهند و پسرها می‌پذیرند (یا رد می‌کنند). با این الگوریتم جدید پیشنهادهای ازدواج و شکل‌گیری زوج‌ها به شکل زیر خواهند بود:

Proposals: {(w1 -> m1), (w2 -> m3), (w3 -> m1)}
Intermediate: {(m1, w1), (m3, w2), (m2), (w3)}
Proposals: {(w3 -> m3)}
Intermediate: {(m1, w1), (m3, w2) , (m2), (w3)}
Proposals: {(w3 -> m2)}
Final: {(m1, w1), (m3, w2) , (m2, w3)}

این بار هم به یک ترکیب پایدار رسیدیم که به هم نخواهد خورد، اما متفاوت از ترکیب قبلی است.

ترکیب زوج‌ها وقتی پسرها پیشنهاد ازدواج بدهند با ترکیب زوج‌ها وقتی دخترها پیشنهاد ازدواج بدهند، متفاوت هستند:

M = {(m1, w2), (m2, w3), (m3, w1)}
W = {(m1, w1), (m2, w3), (m3, w2)}

نکته‌ی جالب این‌جاست که تمام پسرها ترکیب اول را به ترکیب دوم ترجیح می‌دهند و تمام دخترها ترکیب دوم را به ترکیب اول ترجیح می‌دهند! به عبارت دیگر، وقتی پسرها پیشنهاد ازدواج می‌دهند، از نتیجه راضی‌تر هستند و وقتی دخترها پیشنهاد می‌دهند، از نتیجه‌ی روش راضی‌تر هستند!

نتیجه‌گیری: به نفع دخترهاست که به جای پسرها، آن‌ها پیشنهاد ازدواج بدهند.

کمی هم تحلیل: چرا با وجود منافعی که در پیش‌قدم شدن برای پیشنهاد دادن هست، تا به حال رسم بر این بوده که مردان پیشنهاد ازدواج می‌داده‌اند؟
– جواب اولیه (با برداشت از یکی از دانشجویان کلاس): شاید تا به الان قدرت و توانایی بیش‌تری در اختیار مردان بوده و در نتیجه از این برتری بهره‌مند می‌شده‌اند. اتفاقا الان که برابری بیش‌تری بین خانم‌ها و آقایان شکل گرفته، شاهد این هستیم که خانم‌های بیش‌تری به آقایان پیشنهاد ازدواج می‌دهند.

برای مطالعه‌ی بیش‌تر در این موضوع، در مورد Marriage Market و Stable Marriage Problem مطالعه کنید. این مطلب هم برداشتی بود از صحبت‌های «نیکول ایمورلیکا».

سیستم‌های پیچیده – سی و هفت – هم‌خانه‌ای‌هایی که هیچ وقت راضی نیستند

چهار نفر به نام‌های a و b و c و d قصد دارند هم‌اتاقی پیدا کنند. هر اتاق ظرفیت دو نفر دارد و در نتیجه دو نفر در یک اتاق خواهند بود و دو نفر در یک اتاق دیگر. سوال این است که به چه شکلی دو اتاق را به این چهار نفر اختصاص بدهیم. ترجیح‌های هرکدام از این چهار نفر به شکل زیر است (از چپ به راست):

p(a) = b, c, d
p(b) = c, a, d
p(c) = a, b, d
p(d) = arbitrary

یعنی اولین ترجیح a این است که با b هم‌اتاقی شود. اگر نشد با c بشود و اگر آن هم نشد، با d هم‌اتاقی بشود. برای b و c هم ترجیح‌ها به شکلی است که نوشته شده (از چپ به راست) و برای d هم فرقی نمی‌کند که چه ترجیحی داشته باشد (و در واقع برای این مساله هم فرقی نمی‌کند که d چه ترجیحی دارد).

برای مشخص‌کردن هم‌اتاقی‌ها، فرض کنید به عنوان اولین فرض، a و b با هم و c و d هم با هم هم‌اتاقی بشوند:

{a, b}
{c, d}

در این حالت مشکل پیدا می‌شود: b ترجیح می‌دهد به جای a با c هم اتاقی باشد (به لیست ترجیح‌ها نگاه کنید). همین‌طور c هم ترجیح می‌دهد به جای d با b هم اتاقی باشد. پس b و c با رضایت کامل تصمیم می‌گیرند هم‌اتاقی‌های‌شان را عوض کنند و با هم هم‌اتاقی بشوند. نتیجه این می‌شود:

{a, d}
{b, c}

اما مشکل هنوز حل نشده. با این ترتیب جدید، a ترجیح می‌دهد به جای هم اتاقی بودن با d، با c هم‌اتاقی باشد. اتفاقن c هم ترجیح می‌دهد هم‌اتاقی‌اش را عوض کند، چرا که برایش a ترجیح بیش‌تری دارد تا b. بعد از این تغییر داوطلبانه، هم‌اتاقی‌ها به این شکل در می‌آیند:

{a, c}
{b, d}

مشکل ادامه دارد. b هم اتاقی بودن با a را به وضعیت فعلی ترجیح می‌دهد و اتفاقن a هم ترجیح می‌دهد که هم‌اتاق b باشد. پس این دو هم با رضایت هم‌اتاقی‌ها را عوض می‌کنند و به ناچار c و d با هم هم‌اتاق می‌شوند. برگشتیم به خانه‌ی اول!

{a, b}
{c, d}

تا جایی که من متوجه شدم، این مساله جواب ندارد. برای اطلاعات بیش‌تر، در مورد طراحی بازار (Market Design) مطالعه کنید. به زودی یک مثال دیگر در مورد بازار ازدواج (Marriage Market) و اهمیت این که پیشنهاد ازدواج از طرف خانم‌ها باشد یا آقایان می‌نویسم. این مطالب برگرفته از یک سخن‌رانی از «نیکول ایمورلیکا» بود.

سیستم‌های پیچیده – سی و شش – معمای تک‌همسری

Image from The Rationale Male

بنا به نظر نویسندگان، پیش‌رفت‌های کشاورزی موجب افزایش نابرابری ثروت شد. در نتیجه مردانی پیدا شدند که توانایی مالی داشتند و چند همسر گرفتند و مردانی هم بودند که نمی‌توانستند ازدواج کنند. تعداد زیاد مردان مجرد که موفق به ازدواج نمی‌شدند، منجر به افزایش جرم و جنایت و تجاوز و دیگر خلاف‌ها می‌شد.

اما در جامعه‌ی فعلی نابرابری ثروت حتا از قبل هم بیش‌تر شده، اما برخلاف انتظار، تک‌همسری رواج بیش‌تری پیدا کرده. چرا؟
نویسندگان معتقد هستند تک‌همسری مزایایی برای اجتماع دارد و همین مزایا باعث شده‌اند که تک‌همسری در تکامل اجتماعی رایج شود. برای نمونه از برتری‌های تک‌همسری می‌توان موارد زیر را نام برد: تعداد مردان مجرد که موفق به یافتن همسر نمی‌شوند کم‌تر می‌شود و به دنبال آن نرخ جرم و جنایت کم‌تر می‌شود. کشمکش بین افراد هم کم‌تر می‌شود، در خانه همسران متعدد یک مرد با هم درگیر نمی‌شوند و در بیرون مردها درگیر رقابت با یکدیگر نیستند. مردها به جای رقابت با یکدیگر و به دنبال همسر گشتن، خانواده تشکیل می‌دهند، زمان بیش‌تری را با بچه‌های‌شان سپری می‌کنند (به نسبت مردهای با چند همسر)، به آینده نگاه می‌کنند و برای آینده‌ی فرزندانشان کار و تلاش می‌کنند. بهره‌وری اقتصادی بیش‌تر می‌شود (GDP بالاتر می‌رود) و متوسط فاصله‌ی سنی بین همسران هم کاهش می‌یابد. از طرف دیگر کاهش تقاضا برای دختران باعث افزایش سن دختران در اولین ازدواج خواهد شد و این هم به تبع باعث کاهش باروری می‌شود.

به عبارت دیگر، آن‌چه که باعث رواج تک‌همسری شد، مزایای آن بود که به مرور بر تکامل اجتماعی جوامع تاثیر گذاشت. برای خواندن اصل مقاله به این‌جا مراجعه کنید.

سیستم‌های پیچیده – سی و پنج – چه زمانی تعارف کنیم؟

تلفنی صحبت کردیم و قرار شد ما با اتوبوس ساعت نه و ده دقیقه‌ی شب از دانشگاه راه بیفتیم و ایشون رو ساعت نه و نیم شب دم در خونه‌مون ببینیم که چیزی رو بهشون بدیم. ما به موقع خودمون رو رسوندیم (و حتا از این که اتوبوس کمی دیر حرکت کرد حرص خوردیم و نگران شدیم). در خونه به حالت آماده‌باش بودیم تا سر برسن، اما تا بیست دقیقه خبری نشد و بعد بالاخره پیداشون شد. وقتی از دوست پرسیدم که چرا دیر اومدین و چرا ساعت نه و نیم (که قرار داشتیم) نیومدین، گفت که ما با خودمون گفتیم حالا شما تازه رسیدین، خسته‌این، ما سر نه و نیم نیاییم به‌تره. کمی دیرتر بیاییم که شما هم بتونین خستگی در کنین و یک چای بخورین و بعد ما بیاییم!

این وقت اضافه برای ما موهبت حساب نمی‌شد. ما خیلی خسته بودیم و ترجیح می‌دادیم طبق قراری که گذاشتیم، اون چیز رو به موقع بهشون بدیم و بعد به استراحت خودمون برسیم. از اون طرف هم اون‌ها نیت بدی نداشتن؛ ترجیح دادن برای راحتی ما بدقولی بکنن و دیرتر از موقع بیان که ما چای خورده باشیم و خستگی‌مون در رفته باشه (البته ما شب‌ها چای نمی‌خوریم). به نظرم این یک نمونه است از این که یک طرف در ارتباط تعارف نداره (و فرض می‌کنه که طرف مقابل هم همین طور فکر می‌کنه) و یک طرف دیگه هم تعارف داره (و فرض می‌کنه که وقتی من ساعت نه و نیم رو پیشنهاد کردم، تعارف هم داشته‌ام). برای این که مساله رو کمی دقیق‌تر باز کنیم، استفاده از تئوری بازی‌ها به روش زیر رو پیشنهاد می‌کنم.

در جدول زیر هر خانه نشان می‌دهد که در هنگام برخورد دو شخص، هرکدام چه مقدار سود می‌برند (که به عبارت دیگر utility function گفته می‌شود). عددهای پایین سمت چپ در هر خانه سود بازیگر سطر را نشان می‌دهند و عددهای بالا سمت راست در هر خانه سود بازیگر ستون را.

اگر یک شخص تعارفی، با یک شخص تعارفی دیگر برخورد کند، هرکدام به اندازه‌ی ده واحد سود می‌برند (خانه‌ی بالا سمت چپ). اگر هیچ کدام تعارفی نباشند، هرکدام به اندازه‌ی بیست واحد سود می‌برند چرا که هردو ارتباط راحتی دارند و لازم نیست سختی‌ها و پیچیدگی‌های تعارف را هم تحمل کنند (خانه‌ی پایین سمت راست). اگر یک شخص تعارفی با یک شخص بدون تعارف برخورد کند، به هر دو سخت می‌گذرد و ضرر می‌کنند، چرا که هر دو گیج می‌شوند و هزینه‌ای بابت اختلاف در روش‌های ارتباطی پرداخت می‌کنند (خانه‌های بالا سمت راست و پایین سمت چپ). عددها را هم فرضی گذاشته‌ام، هرچند که پیدا کردن عددهای مناسب جزو مسایل سخت در تئوری بازی‌هاست.

این بازی دو نقطه‌ی تعادل نش دارد: یکی این که هردو تعارف کنند و یا این که هیچ‌کدام تعارف نکنند. به بیان دیگر، اگر بازیگرها در یکی از این وضعیت‌ها باشند، هیچ‌کدام مایل نیست که استراتژی‌اش را تغییر دهد چرا که در آن صورت ضرر می‌کند (مثلا بازی به نقطه‌ای می‌رود که یک نفر تعارف می‌کند و نفر دیگر خیر و این مساله موجب دردسر می‌شود، مثل وضعیت دیروز خود ما).

– اما در چه شرایطی تعارفی بودن به‌تر است و در چه شرایطی بدتر؟

در این حال باید سود تعارفی بودن و سود تعارفی نبودن را مقایسه کرد. هرکدام که بیش‌تر باشد، نشان می‌دهد که ما با انتخاب آن استراتژی وضعیت به‌تری داریم (یا utility بیش‌تری داریم). در شرایطی هم که این دو برابر باشند، مهم نیست که تعارفی باشیم یا نباشیم (هر دو سود یکی هستند). اگر کسر p از افراد جامعه تعارفی باشند، دو سود را برابر قرار می‌دهیم و نشان می‌دهیم که برای چه مقداری از p تفاوتی بین تعارفی بودن و نبودن نیست:

در این مثال می‌بینیم که اگر بیش از پنج هشتم افراد جامعه تعارفی باشند، به‌تر است که ما هم تعارف کنیم تا سود بیش‌تری به دست بیاوریم. اگر کم‌تر از پنج هشتم افراد جامعه تعارفی باشند، به طور متوسط به‌تر است در برخورد با دیگران تعارف نکنیم.

حالا مساله را کمی کلی‌تر کنیم. در شکل زیر به جای اعداد از پارامتر استفاده کرده‌ام تا مرز مناسب برای تعارف را به شکلی کلی‌تر پیدا کنیم (قبول دارم که مساله ساده شده است ضمن این که همه‌ی افراد جامعه را در برخورد با قضیه‌ی تعارف یک‌سان در نظر گرفته‌ام در حالی که در واقع این طور نیست؛ بعضی‌ها از تعارف بیش‌تر رنج می‌برند، مثل من. بعضی‌ها تعارف را رفتار خوبی می‌دانند، مثل همین دوست دیشب).

در این حال مرز تعارف را به این شکل حساب می‌کنیم:

– چه کار کنیم که تعارف در جامعه کم شود؟!

با فرض این که تمام عددهای جدول مثبت هستند، باید کاری کنیم که عدد p تا حد ممکن بزرگ کوچک شود (یعنی به یک صفر نزدیک بشود). در این حال باید:

– a تا حد ممکن کوچک بشود: به عبارت دیگر کاری کنید که وقتی دو طرف تعارف می‌کنند در سختی قرار بگیرند و از تعارف متقابل لذت کم‌تری ببرند.

– d تا حد ممکن بزرگ بشود: به عبارت دیگر کاری کنید که یک شخص بی‌تعارف در برخورد با یک شخص تعارفی راحتی بیش‌تری داشته باشد. این راه حل ممکن است برای کاهش تعارف کمی عجیب به نظر برسد. اما توضیحی که به نظر من می‌رسد به این شکل است: اگر انسان‌های بی‌تعارف از عادت‌شان راضی باشند و آزار کم‌تری ببینند، احتمال کم‌تری وجود دارد که به وادی تعارف وارد شوند (یعنی در شکل از مربع بالا سمت راست به سمت مربع بالا سمت چپ حرکت کنند).

– c تا حد ممکن کوچک شود: به عبارت دیگر هزینه‌ی تعارف کردن را برای افراد تعارفی در برخورد با غیرتعارفی‌ها زیاد کنید (مثلا ما دیشب به دوست گفتیم که این تاخیر نه تنها به ما کمک نکرد، بلکه باعث دردسر هم شد).

– b تا حد ممکن بزرگ شود: یعنی این که لذت زندگی در دنیای بدون تعارف را زیاد کنید که وقتی دو فرد بی‌تعارف با هم برخورد می‌کنند (یعنی خانه‌ی پایین سمت راست) بهره‌ی زیادی ببرند و تمایل بیش‌تری برای ماندن در این استراتژی داشته باشند.

پس‌نوشت: به نظرم رسید که این مساله شبیه به مساله‌ای است که قبل‌تر مطرح کرده بودم: چه ماشینی بخریم؟

سیستم‌های پیچیده – سی و چهار – چه‌طور ممکن است باز کردن یک خیابان جدید، وضعیت ترافیک را بدتر از قبل بکند؟

قبل‌تر نوشته بودم که در شهر بوستون یک خیابان جدید ایجاد شده (یا شاید در شبیه‌سازی) به این امید که وضعیت ترافیک به‌تر شود. اما در کمال تعجب مشاهده کرده‌اند که با بازکردن خیابان جدید ترافیک بدتر شد. تازگی یک مثال ساده شنیدم که همین وضعیت را توضیح می‌دهد.

در شکل زیر تصور کنید تعداد صد ماشین می‌خواهند از شهر A به شهر B بروند. تنها مسیرهای ممکن هم یکی از دو مسیر بالا یا پایین است. در هر مسیر یک جاده هست که به اندازه‌ی کافی عریض است و در هر حال طی کردن آن یک ساعت طول می‌کشد. در هر مسیر یک جاده‌ی دیگر هم هست که عرض زیادی ندارد و زمان طی کردن مسیر در آن متناسب با تعداد ماشین‌هایی است که از آن عبور می‌کنند. مثلا اگر صد ماشین عبور کنند، یک ساعت طول می‌کشد و اگر پنجاه ماشین عبور کنند، نیم ساعت.

= در این وضعیت ماشین‌ها از کدام‌یک از مسیرهای بالا یا پایین حرکت می‌کنند؟

– مساله تقارن دارد و نصف ماشین‌ها از بالا حرکت می‌کنند و نصف هم از پایین. اگر به هر دلیلی تعداد ماشین‌های یک مسیر کم باشد، پس آن مسیر سریع‌تر است و در نتیجه ماشین‌های بیش‌تری از آن مسیر حرکت می‌کنند و در نتیجه دوباره شلوغ می‌شود و به همین ترتیب، تعادل برقرار می‌شود.

= در این حالت متوسط زمان طی کردن مسیر بین دو شهر A و B چه قدر است؟

– با توجه به این که حدود پنجاه ماشین از بالا و پنجاه ماشین از پایین حرکت می‌کنند، متوسط زمان طی کردن هر مسیر یک ساعت و نیم است.

حالا تصور کنید شهردار یکی از شهرها، از روی خیرخواهی، یک شاه‌راه بزرگ بین دو شهر میانی احداث می‌کند تا رفت و آمد را سریع‌تر کند. فرض کنید زمان طی کردن شاه‌راه هم صفر است. در این حال نقشه به شکل زیر در می‌آید.

= بعد از احداث شاه‌راه، مردم از چه مسیری حرکت می‌کنند؟

– وقتی از شهر A به راه می‌افتند، منطقی است که از مسیر بالایی حرکت کنند چرا که زمان طی آن در بیش‌ترین حالت یک ساعت است (در حالی که زمان مسیر پایین قطعا یک ساعت است). وقتی به شهر میانی (یعنی شهر بالایی در این مورد) می‌رسند، منطقی است که از شاه‌راه شهردار استفاده کنند (که زمانی نمی‌برد) و به شهر میانی پایینی برسند و بعد از مسیر پایین به سمت شهر B حرکت کنند (چرا که مسیر پایین سمت راست هم یک ساعت یا کم‌تر طول می‌کشد در حالی که مسیر بالا سمت راست قطعا یک ساعت طول می‌کشد). برای همه هم این راه منطقی است (به زبان تئوری بازی‌ها، این وضعیت تعادل نش است). نتیجه؟ خیلی ساده است: با احداث این شاه‌راه اضافه، زمان مسافرت بین دو شهر که قبل‌تر یک و نیم ساعت بود، به دو ساعت افزایش پیدا کرد!

پس‌نوشت: به نظر من این همان بازی معمای زندانی‌هاست که به این شکل درآمده.

آموزش ساده‌ی فیزیک

از طریق دوستی با یک کانال یوتیوب آشنا شدم که خیلی مسایل فیزیک رو به سادگی با کارتون‌های جذاب و صدایی گرم توضیح می‌ده. خود کانال رو این‌جا ببینین. در پایین هم یک ویدیوی نمونه گذاشته‌ام که موضوع تحقیقی رو نشون می‌ده که جایزه‌ی نوبل فیزیک سال ۲۰۱۱ رو برای برندگان به همراه داشته.