• 渗透模型 Percolation Models(一个物理模型的广泛应用)


    转自:http://mooc.guokr.com/note/15357/

    http://mooc.guokr.com/user/0298406005/note/

    模型思想:

    有水流下来,是否会渗入地面?

    像棋盘一样的格子,可以空白也可以被填满

    你只可以从一个被填充的方格跳到相邻的另一个被填充的方格

    像这样就不会渗透,因为所有黑色的路都被堵死了,水不会从上面流到底部

    假设每个格子被填充的概率是相等的,设为P

    P=1/2,有一半的格子被填满

    P=1/3,有1/3的格子被填满,剩下2/3,没有

    ——问题:这个模型渗透吗?

    这个模型曲线是这样的

    只要P低于59.2%,就不会渗透

    超过这个点之后,系统就会引爆

    是什么创造出了这个点?

    被填满的格子如果从20%增加到21%,或者从21%增加到22%,都不会有什么变化,但是如果从58%-59%,就会有一个突然的变化

    这个模型可以有很多应用领域

    1、森林火灾模型,把树的密度设置在57%,开始点火,只差一点儿就成功了

    然后把它调到61%,让它高于59%的阈值,于是一下就成功了

    假设我们有一片森林,我们希望它的产量越多越好,但又有发生火灾的可能性

    那么收成曲线会是怎样的?

    在59%以前,我们会得到一个漂亮的线性曲线,森林覆盖越多,得到的木材也越多

    但一旦超过临界值,我们的收成就会急剧跌落

    2、银行渗透模型

    假设有5个银行,中间的银行1倒闭了,它有很多不良贷款,假设银行1向银行2,3,4,5借过钱,当银行1倒闭时,它不能偿还这些钱,其他银行可能会跟着倒闭,这个失败就会蔓延开来

    问题:如果银行倒闭,会蔓延多远?也存在一个临界点吗?

    3、再比如国家失败的模型

    如果一个国家衰败了,其他的国家会被渗透到吗?

    4、信息渗透

    假设有一个人际网络,如果我听到了一些传闻,我会去告诉我的朋友们,那么有多大的可能性事情会传播开来?我们可以用同样的模型

    你可能会以为信息的价值越大,被传播到的人数就越多,这是一个线性模型,但如果你真的建立了一个人际网络,很有可能会出现一个引爆点,即使不那么重要的信息,一旦超过阈值,就会扩散至整个人群

    引爆点在我们的生活中很常见

    例如一些数学问题、工程问题等,人们往往致力于它们很多年,但是一直没有突破,但突然之间有一大部分人几乎在同一时间解决了这个问题

    为什么我们经常看到某个领域科学活动的突然爆发?也可以用渗透模型解释

    ——随着知识和信息的积累,我们会填充更多的格子

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