Читать книгу Население Земли как растущая иерархическая сеть - Анатолий Васильевич Молчанов - Страница 15

Сетью называется граф, в котором вершины (узлы) соединены между собой связями, в данном случае ненаправленными отрезками. Сеть, в которой каждый узел связан с каждым, называется гипертетраэдральной, а граф, обладающий таким свойством, – полным. (Только такие сети здесь и будем рассматривать.) Число связей, исходящих из одного узла, на единицу меньше числа узлов. Общее число связей S = N(N – 1)/2, например, сеть из пяти узлов содержит десять связей.

Рис. 1. Сеть, содержащая пять узлов; число связей S = 5*4/2 = 10.

Сеть, в которой число узлов равно 2^R назовем гармонической, например, сеть из восьми узлов:

Рис. 2. Гармоническая сеть, содержащая 8 узлов; число связей равно 28.

Совершенной сетью назовем гармоническую сеть, содержащую число узлов, равное:

Где R – это ранг сети. Примеры совершенных сетей:

Рис. 3. R = 0, сеть содержит 2 узла, число связей равно единице.

Рис. 4. R = 1, сеть содержит 4 узла, число связей равно шести.

Рис. 5. R = 2, сеть содержит 16 узлов, число связей равно 120.

Дадим рекурсивное определение совершенной иерархической сети (СИС). Совершенной иерархической сетью ранга R назовем такую совершенную сеть ранга R, вершиной (узлом) которой является СИС ранга R-1. Таким образом каждому узлу СИС сопоставляется также СИС, но на единицу меньшего ранга. Спускаясь по этой лестнице вниз, достигаем первого этажа, точнее подвала (R = 0) в этой метафоре (если отождествлять ранг с этажом), который назовем уровнем носителя.

Чтобы рекурсия заработала дополнительно определим СИС ранга нуль как СИС, которая состоит из двух элементов уровня носителя (или просто из двух носителей), соединенных связью. Под носителем при таком определении также понимается СИС, но СИС эта не представляется в данной упрощенной модели как вершина иерархии сетей меньшего ранга, а рассматривается лишь как наименьшая, неделимая далее и не имеющая ранга структурная единица иерархической сети. Выделенность носителя среди прочих СИС заключается еще и в том, что рост сети любого ранга происходит путем копирования ее носителей.

Следует отметить, что носитель сети в приложении рассматриваемой здесь математической модели к процессу гиперболического роста населения Земли – это не человек, а совершенная сеть, связанная с каждым обладающим сознанием человеком, сформировавшаяся на предыдущем этапе эволюции при переходе от млекопитающих к первым приматам.

Сеть, эволюция которой продолжалась и на гоминидном этапе универсальной эволюции. Эта сеть – клаттер-носитель – в определенном смысле бессмертна, она связана с человеком-носителем и так же как человек непрерывно эволюционирует на пути к Финалу. Рост сети – это рост числа ее клаттеров-носителей (см. ниже), вместе с которыми растет и население Земли. Поэтому под носителем сети будем понимать прежде всего клаттер-носитель, хотя в некоторых случаях, что будет ясно из контекста, под носителем будет пониматься и сам человек.

Ранг СИС может принимать в данной модели следующие значения: R = 0, 1, 2… СИС минимального ранга – ранга нуль – это тот кирпичик, из которого строятся все остальные иерархические сети:

Рис. 6. СИС ранга нуль, R = 0.

Рис. 7. СИС ранга один, R = 1.

Рис. 8. СИС ранга два, R = 2.

Число узлов совершенной иерархической сети равно числу носителей в узле. Гармонической иерархической сетью (ГИС) ранга R назовем такую иерархическую сеть, каждым узлом которой является СИС ранга R, и число узлов которой равно двойке в некоторой степени: 2ⁿ, n = 1, 2… R-1.

Если же число узлов иерархической сети, каждым узлом которой является СИС ранга R, не равно 2ⁿ, то такую сеть назовем несовершенной или просто иерархической сетью (ИС) ранга R. (Т. е. ранг такой, «просто иерархической сети», будем считать равным рангу ее сетеобразующего клаттера.) Узлы ее, т. е. сетеобразующие СИС будем называть клаттерами. Вес клаттера P определим как число носителей, которое он содержит:

Рис. 9. Вес клаттера сети ранга R.

Размер сети l – это число клаттеров, которое она содержит. Число носителей ИС равно произведению веса клаттера на ее размер: N = Pl. Число носителей СИС равно квадрату веса ее клаттера: N_s = P². Пример:

Рис. 10. ИС ранга 3, размером в три клаттера, вес каждого равен 256.

Здесь мы дали определение биниальной иерархической сети (БИС), т. е. сети, клаттером которой является совершенная биниальная иерархическая сеть на единицу меньшего ранга. Теоретически можно рассмотреть тринитарную иерархическую сеть или даже сети более высокого порядка. Но, как утверждают сторонники биниальной парадигмы, приводя тому многочисленные примеры, именно дихотомическая (парная) структура прослеживается на всех иерархических уровнях организации макро и микромира.

Иначе говоря, все существующие природные объекты обнаруживают парность (биниальность, от лат. bini – пара), когда единое целое (атом, живая клетка, планета, звезда и т. д.) состоит только из двух частей (бинитаксонов), каждая из которых на нижеследующем иерархическом уровне вновь делится на две составляющие и т. д. Именно поэтому простейшая из возможных иерархических сетей, сеть минимального порядка, биниальная иерархическая сеть (в дальнейшем просто иерархическая сеть) лучше всего отвечает биниальной парадигме.

Далее, мы рассмотрим растущую, т. е. увеличивающую свой размер, а затем и ранг БИС и подберем для нее такой алгоритм роста, который наилучшим образом отвечает идее эволюции.