— Или он ориентировался на другую аудиторию. А вот читателям «ТрВ — Наука» — это социальная группа ученых, но из разных наук, например биологии, — вы можете рассказать, чем занимаетесь?
— Ну вы же были на том докладе и даже задавали вопросы.
— Это оно и было?
— Да. Я могу рассказать, чем мы занимаемся с Сашей Рыбко. Иногда говорю, что мы занимаемся Интернетом, но это преувеличение. Наверное, Интернет гораздо сложнее устроен, чем то, про что мы с Сашей Рыбко и с Сашей Владимировым размышляем, когда решаем задачку, про которую я расскажу.
Большие коммуникационные сети в некотором смысле похожи на ту реальность, которую описывает статистическая физика: есть независимые агенты в огромном количестве, которые живут по своим локальным законам, и у каждого есть цель. Есть индивидуумы, есть какие-то локальные правила, а дальше происходят некоторые явления гораздо большего масштаба, чем индивидуальные пользователи. Глобальные свойства сети являются свойствами того, как себя ведут составляющие ее агенты, которые эту самую большую сеть не осознают. А в статистической физике существует такое важное понятие, как фазовый переход. Это переход из режима с одними параметрами, когда агенты себя ведут более-менее независимо друг от друга, к другим глобальным параметрам, когда вдруг оказывается, что изменение системы в одном месте сильно влияет на то, что происходит в другом месте. Агенты вроде как ведут себя по-прежнему, они смотрят только на то, что происходит вокруг, но действие, которое происходит здесь, чувствуется очень далеко отсюда. Роланд Львович Добрушин говорил, кстати, что и революционная ситуация — это фазовый переход: возникают связи между обычно далекими людьми, общество переходит в иное состояние, жизнь качественно идет по-другому.
Вернемся к информационным сетям. Мы поняли, что в них тоже происходят фазовые переходы. Представьте большую сеть, в которой обслуживают клиентов. Они по сети бродят из одного места в другое по правилам, которые им предписаны, и исходя из того, что с ними должно произойти: сюда пришли, постояли в очереди; что-то с ними сделали, выдали бумажку. Они со своим новым статусом должны еще куда-то попасть. И вот они движутся по этой сети независимо друг от друга, стоят в очередях — такая бюрократическая система.
Пусть так вышло, что в половину кабинетов очереди есть, а в другую половину нет, пусто. Мы знаем, что должно произойти естественным образом: через какое-то время все рассосется, везде будут одинаковые очереди. Но бывает по-другому: они все стоят на втором этаже в очереди, через какое-то время все переходят на третий этаж и там стоят в очередях, а потом опять все идут вниз. Возникает устойчивый колебательный режим — такой фазовый переход, когда неоднородность, которая была в самом начале, со временем не рассасывается. Этот колебательный режим из архитектуры сети не виден, он не должен бы происходить, тем не менее так бывает.
— Казалось бы, если правила простые, подобного сорта вещи получаются легко. Например, если есть строгий порядок прохождения кабинетов.
— Правда. Но в наших сетях есть случайность: кто сколько времени проводит в каждом кабинете. За счет такой случайности исходный порядок обычно размывается. Казалось бы, все должно быть хорошо, ан нет.
— Но если есть строгий порядок кабинетов, то эта толпа так и будет ходить друг за другом, как на диспансеризации в больнице.
— Случайность все размывает. Конечно, если протокол детерминированный, то начальная ситуация полностью определяет будущее. Но мы рассматриваем более реалистичную систему, в которой не знаем, сколько кому времени понадобится. Именно из-за этого порядок должен размываться и исчезать. Поскольку есть некая неопределенность, она должна накапливаться, и жизнь должна происходить как в центральной предельной теореме: порядок расплывается, и с течением времени неизвестно, кто когда пришел, за кем кто стоял, — все перемешалось, и у всех кабинетов очереди примерно одинаковые.
— С другой стороны, есть наблюдение, что ровно из-за того, что трамвай едет случайным образом, через некоторое время они начинают ездить пачками. Более быстрый догоняет более медленный, и это не рассасывается. В совсем простых системах на самом деле кажется, что это не очень удивительно, при одномерном движении в одном направлении.
— Наша сеть гораздо сложней, потому что у каждого клиента имеется большой выбор, в какой кабинет стоять. Я говорю про ситуацию, в которой, кажется, по природе вещей должно бы все прийти в равновесие.
— То есть у вас есть оценка сложности системы, при которой это становится нетривиальным результатом?
— Да, именно так. В этой большой системе нет размывания, когерентность начального состояния не забывается. Мы очень удивились, потому что так не бывает. Это странное и неприятное состояние — то, чего хотелось бы избегать.
— Пробки так образуются.
— Похоже, да: где-то пусто, где-то густо — дизайнеру сети, наверное, не хотелось бы, чтобы так происходило. А в нашей модели это явление происходит, но, впрочем, не всегда, а только если в сети достаточно много клиентов. Если их не очень много, то все замечательно размывается. Очень похоже на фазовый переход, который мы знаем из физики. Там тоже есть параметр — температура. При высокой температуре имеется полный хаос, и одни места системы не знают о других. С понижением температуры происходит фазовый переход, после которого система всюду устроена одинаково. Есть разные варианты у системы, но уж когда она выбирает, то один на всех. Фазовый переход в физике описывается математической теорией, которой я занимаюсь, и такая же примерно картина возникает в сетях.
Это можно объяснить. Если у человека есть любопытство хотя бы к чему-то, то, наверное, когда он открывает журнал «Кот Шредингера», чтобы узнать новости науки, он может такую новость прочесть.
— Вам нравится «Кот Шредингера»?
— Да.
— Немного клиповый стиль, когда ничего не написано с какой-нибудь подробностью, вас не расстраивает?
— Нет. Мне кажется, что это неплохо, что такие яркие картинки, и, когда переворачиваешь страницу, попадаешь уже в совершенно другую тему и даже в совершенно другую визуальную среду. Я его листал, чтобы понять, надо ли мне моего внука уговаривать заглянуть в журнал. И решил, что он подходит для 10-летнего любопытного ребенка.