同步的小提琴演奏者揭示了人类网络的独特性

很少有时间来写出我们遇到的每一个很酷的科学故事。因此，今年，我们将再次举办特殊的圣诞节十二天系列文章，重点介绍一个科学故事，该故事是从2020年开始崩溃的，每天从12月25日到1月5日。今天：同步进行小提琴演奏者网络证明，人可以消除干扰和误解，更好地保持同步。

根据2020年8月在《自然通讯》上发表的一篇论文，一个不寻常的实验涉及16位小提琴家试图在戴着降噪耳机的同时同步他们的演奏，产生了一些有趣的结果。研究得出结论，由于我们的决策能力，人机网络在同步行为方面与其他网络根本不同。这可能会为复杂的人类行为提供更好的模型，并将其应用于诸如经济学，流行病学，政治，交通管理以及错误信息传播等多种领域。

先前已经有关于人类行为同步的研究，尤其是关于桥梁动力学的研究。例如，正如我们之前所报道的那样，在开始移动的桥梁上行走的人会本能地调整步幅，以适应桥梁向侧面倾斜时的摇摆运动。任何试图在快速移动的火车上行走并且需要在火车左右摇摆时都需要找到稳定立足点的人都会熟悉这一点。但是，桥梁加剧了这个问题，产生了额外的较小的侧向振荡，从而加剧了摇摆。结果是一个正反馈环路（技术术语是“同步横向激励”）。

吸引足够多的人群，使其步伐与桥梁的运动相匹配，并且摇晃会变得非常危险，就像千年桥在2000年6月首次开放时那样。开放日大约有90,000人越过了桥梁，在任何特定时间约有2,000人在上面骑行，人群的运动引起了明显的晃动和摇摆。

随着时间的流逝，行人无意间陷入了同步，从而导致桥梁更加剧烈地摆动。人群的自发同步类似于萤火虫高度同步闪烁或大脑中神经元放电的情况。伦敦人给它起了绰号“沃布利桥”。官员仅在两天后就关闭了这座桥，并且在接下来的两年中这座桥一直保持关闭，直到可以进行适当的修改以停止摇摆。

根据2011年的一项研究，在股票经纪人中也观察到了这种现象，该发现发现交易者的每日即时消息传递模式与其同步交易的水平密切相关。结论：交易者越高同步交易在一天结束时亏损的可能性越小，＆＃34;作者写道。康奈尔大学的应用数学家史蒂文·斯特罗加茨（Steven Strogatz）已对隔音盒中的进行了同步实验。

以色列Bar-Ilan大学的物理学家，小提琴演奏者论文的合著者Moti Fridman对同步也有着长期的兴趣，他发表了有关同步大型激光网络以及较小规模的异常耦合的研究，解释了为什么摩擦一个酒杯的边缘会产生音调并引起其他酒杯的振动。在进行小提琴学习时，他与纽约斯托尼布鲁克大学音乐研究生Elad Shniderman以及Bar-Ilan和魏茨曼科学研究所的同事合作。

先前的研究主要涉及简单的网络，其中每个人（或节点）都与其他每个人相连。在更复杂的网络中，每个人之间的连接数量可能会有所不同，并且人与人之间的消息传递可能会延迟，这可能会阻止过渡到同步状态。如Fridman等。在他们的论文中写道，对网络链接或耦合的研究主要集中在全能耦合上，而当前的社交网络和人类互动往往基于复杂的耦合配置。

参加比赛的小提琴家戴上了降噪耳机，并开始重复播放相同的音乐短语，而无需看着或听其他演奏者。他们只能依靠通过连接到计算机系统的耳机听到的声音。然后，研究人员在耦合的小提琴手之间引入了信号的间歇性延迟，从而改变了延迟和小提琴手的组合。这是一种令人沮丧的情况，大多数网络模型都假定在这种沮丧的状态下，每个节点都将尝试在所有各种输入之间找到中间立场。

相反，Fridman等人。发现演奏者通过调整演奏，加快或减慢节奏以更好地与小提琴演奏者同步来做出反应。 ＆＃34;人际网络的行为不同于我们曾经测量过的任何其他网络，＆＃34;弗里德曼告诉《耶路撒冷邮报》。在沮丧的状态下，他们不会寻找中间的人，但忽略其中一项输入。这是一个正在改变网络动态的严重现象。人为网络能够更改其内部结构，以便获得比现有模型中可能的解决方案更好的解决方案。

它类似于一种被称为“现象”的现象。鸡尾酒会效果：人类在拥挤的房间里ba啪作响的情况下挑出一条对话线的能力。但是到目前为止，这种影响尚未包括在网络同步研究中。下一步是在线进行实验，尝试通过Internet同步成千上万的小提琴家。

建立更好的复杂人类行为模型将影响广泛的领域，例如更好地控制流行病-鉴于冠状病毒的持续流行，这些天来尤其令人关注-并防止虚假信息在社交媒体上传播（假新闻＆＃34;）。 ＆＃34;我们的结果还与网络中每个节点具有决策能力的任何网络有关，例如自动驾驶汽车，或将AI引入我们高度连接的世界中，＆＃34;弗里德曼告诉《内部科学》。 ＆＃34;我们的模型可以高精度地预测此类系统的动态，超出了以前的范围。