ในตอนสุดท้ายในซีรีส์เรื่องการเป็นมนุษย์ของเรา
เมลานี โมเสสต้องเผชิญกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติ นั่นคือ วิธีลดความต้องการพลังงานในสังคมที่ซับซ้อน ซับซ้อน และพึ่งพาพลังงานมากขึ้น
มนุษย์ใช้ทรัพยากรเทียบเท่ากับมากกว่าครึ่งหนึ่งของการผลิตที่พืชทั้งหมดและผู้ผลิตหลักอื่นๆ ในโลกทำได้สำเร็จ ความสามารถของเราในการทำเช่นนั้น และเพื่อแจกจ่ายทรัพยากรเหล่านั้นไปทั่วโลกในระดับที่ไม่มีใครเทียบได้ในระบบที่ไม่ใช่ของมนุษย์ ส่วนหนึ่งมาจากเครือข่ายโครงสร้างพื้นฐานที่เชื่อมโยงเราเข้าด้วยกันและกับสภาพแวดล้อมของเรา
เครดิต: ภาพประกอบโดย G. BECKER
เครือข่ายการกระจายทางวิศวกรรม เช่น กริดพลังงานไฟฟ้า ท่อส่งน้ำมัน ทางรถไฟ สนามบิน เส้นทางการค้า และระบบธนาคาร และเครือข่ายการสื่อสารที่ต้องใช้การประสานงาน เป็นช่องทางที่ผู้คน โรค ทรัพยากร และความคิดเคลื่อนไปทั่วโลก . พวกเขากำหนดว่าเราพบใคร เราเดินทางที่ไหน และเราบริโภคมากน้อยเพียงใด
ความท้าทายระดับโลกที่เร่งด่วนที่สุดหลายอย่างของเราเกิดขึ้นจากกระแสบนเครือข่ายเหล่านี้ เครือข่ายทางอากาศ รถไฟ และถนนเพิ่มโอกาสในการเกิดการระบาดใหญ่อย่างมากมาย โดยอนุญาตให้คนนับพันล้านติดไวรัสด้วยความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อน เครือข่ายการเดินเรือขนส่งพลังงานจากสถานที่ที่อุดมด้วยน้ำมันไม่กี่แห่งไปยังผู้บริโภคที่อยู่ห่างไกล ซึ่งอาจก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง แม้แต่เครือข่ายที่จับต้องไม่ได้ก็ส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อมนุษยชาติ นักเศรษฐศาสตร์ส่วนใหญ่ล้มเหลวในการทำนายความเร็วและขอบเขตของวิกฤตการณ์ทางการเงินเมื่อเร็วๆ นี้ ส่วนหนึ่งเนื่องจากพวกเขาไม่เข้าใจธรรมชาติของเครือข่ายที่แพร่กระจาย
ในการจัดการผลกระทบของเราต่อสิ่งแวดล้อมและทำความเข้าใจการแตกสาขาของการกระทำของเราในโลกที่เชื่อมต่อถึงกันมากขึ้น เราจำเป็นต้องมีมุมมองแบบมหภาครวมถึงความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของเครือข่ายที่เราสร้างขึ้น ภาพรวมเริ่มปรากฏขึ้นจากแนวทางเชิงทฤษฎีที่เผยให้เห็นโครงสร้างและพลวัตของเครือข่าย การเปลี่ยนแปลงของเครือข่ายเมื่อเติบโต และวิธีที่เครือข่ายจำกัดพฤติกรรมส่วนบุคคล
คำถามเรื่องขนาด
ในทศวรรษที่ผ่านมา ทฤษฎีเครือข่ายที่ซับซ้อนได้เริ่มอธิบายลักษณะโครงสร้างของเครือข่าย ตัวอย่างเช่น แสดงให้เห็นว่าในโซเชียลเน็ตเวิร์กส่วนใหญ่ ผู้คนจำนวนมากมีการเชื่อมต่อเพียงเล็กน้อย ในขณะที่บุคคลจำนวนน้อยมีความเชื่อมโยงกันอย่างมาก ความสัมพันธ์ยังถูกจัดเป็นคลัสเตอร์ เช่น เรามักจะรู้จักเพื่อนและเพื่อนร่วมงานของเรามากมาย แต่มีโอกาสน้อยที่จะรู้จักผู้คนจากหลากหลายอาชีพหรือกลุ่มสังคม การเข้าใจโครงสร้างของเครือข่ายน่าจะช่วยลดการแพร่กระจายของโรคได้อย่างแน่นอน หรือช่วยให้เกิดความเชื่อถือในระบบการเงินได้ แต่ไม่ได้ให้ความกระจ่างมากนักว่าทรัพยากรทางกายภาพเคลื่อนที่ผ่านเครือข่ายอย่างไร
ทฤษฎีเมตาบอลิซึมของนิเวศวิทยา (MTE) นำเสนอวิธีหนึ่งในการทำความเข้าใจพลวัตของการไหลผ่านเครือข่าย รากฐานทางคณิตศาสตร์ของ MTE ได้รับการพัฒนาขึ้นเมื่อสิบปีก่อนโดยกลุ่มนักชีววิทยาและนักฟิสิกส์ที่ต้องการอธิบายว่าทำไมลักษณะพิเศษของพืชและสัตว์จำนวนมากจึงขึ้นอยู่กับมวลของพวกมันอย่างเป็นระบบด้วยวิธีที่แปลกประหลาด ทฤษฎีนี้ระบุว่าประวัติชีวิตของสัตว์ส่วนใหญ่ (เช่น อายุยืน ขยายพันธุ์บ่อยแค่ไหน และกินไปมากเท่าไร) ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางเรขาคณิตและไดนามิกของเครือข่ายหัวใจและหลอดเลือดที่ควบคุมเมตาบอลิซึมของสัตว์
ตามทฤษฎีแล้ว ยิ่งสัตว์มีขนาดใหญ่เท่าใด ระบบหัวใจและหลอดเลือดของมันก็จะยิ่งยาวขึ้น (เครือข่ายของหลอดเลือดแดงและเส้นเลือดฝอย) ในการส่งทรัพยากรไปยังเซลล์ของมัน เวลาคลอดนั้น ซึ่งกำหนดอัตราการเผาผลาญของสัตว์นั้น เป็นสัดส่วนกับมวลของสัตว์ที่ยกกำลัง ¼ ดังนั้น เนื่องจากระบบไหลเวียนโลหิตทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่า ช้างจึงเติบโตช้ากว่าหนูอย่างเป็นระบบ โดยมีอัตราการเต้นของหัวใจช้ากว่า อัตราการสืบพันธุ์ที่ต่ำกว่า และอายุขัยยืนยาวขึ้น
นักชีววิทยาไม่เห็นด้วยกับความจริงที่ว่าเมแทบอลิซึมของสัตว์ขนาดใหญ่นั้นช้าลงเพียงใดและคำอธิบายตามเครือข่ายสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างมวลและเมแทบอลิซึมนั้นถูกต้องหรือไม่ อย่างไรก็ตาม นัยของแนวคิดพื้นฐานนี้ ซึ่งก็คือเครือข่ายจะมีประสิทธิภาพน้อยลงอย่างที่คาดไม่ถึงเมื่อเติบโตขึ้น เป็นเรื่องที่ลึกซึ้ง MTE นำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่สามารถปฏิวัติวิธีที่เราเข้าใจ คาดการณ์ และจัดการระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ได้ เช่นเดียวกับการแนะนำว่าระบบที่ใหญ่กว่าประมวลผลพลังงานตามสัดส่วนช้ากว่าระบบที่เล็กกว่า ก็หมายความว่าอัตราที่ระบบประมวลผลพลังงานขับเคลื่อนพฤติกรรมในวงกว้างส่วนใหญ่ ไม่ว่าระบบนั้นจะเป็นสิ่งมีชีวิต สังคม หรือเทคโนโลยี
แนวโน้มทั่วไป
การใช้ MTE กับระบบสังคมของมนุษย์ทำให้เกิดความกระจ่างเกี่ยวกับอัตราการเจริญพันธุ์ที่ลดลงซึ่งเป็นที่รู้จักแต่ไม่ค่อยเข้าใจซึ่งเกิดขึ้นกับการพัฒนาเศรษฐกิจ เมื่อสังคมใช้พลังงานมากขึ้น ผู้คนก็ร่ำรวยขึ้นแต่พวกเขาก็มีลูกน้อยลงด้วย ทุกวันนี้ พลังงานส่วนใหญ่อยู่ในรูปของเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยเฉลี่ยแล้วมนุษย์ใช้พลังงานเพียงประมาณ 100 วัตต์จากการรับประทานอาหาร ซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์ตามขนาดร่างกาย แต่ในอเมริกาเหนือ แต่ละคนใช้เพิ่มเติม
credit : sunshowersweet.com sweetdivascakes.com hostalsweetdaybreak.com sweetlifewithmary.com sweetretreatbeat.com
