人與人連結是傳播關鍵?科學家畫出人際「連通分支」,解密疾病擴散的路徑
人與人連結是傳播關鍵?科學家畫出人際「連通分支」,解密疾病擴散的路徑

西元1347至1352年間,肺鼠疫(俗稱「黑死病」)緩慢而持續地在歐洲蔓延。

罪魁禍首正是鼠疫耶氏桿菌,這種病菌透過跳蚤帶原,跳蚤吸食染病宿主的血液後,病原就進入跳蚤體內。這種病菌會阻塞跳蚤的腸道,導致牠們無法攝取營養而感到極度飢餓,變得飢不擇食,貪婪地尋找血源,進而感染更多宿主。

跳蚤極易寄生在老鼠、人類及其他動物身上;有些抵抗力較強的宿主不會發病,只是充當帶原者;但有些宿主一旦被叮咬感染,很快就會死亡。這種傳染病叫人聞風喪膽:一開始就像是流感,初期症狀只是發燒或感到虛弱,但很快地會惡化成大範圍出血。患者因為組織壞死而全身發黑,給了這場瘟疫「黑死病」(Black Death)的俗稱。

編按:從疫情蔓延、金融風暴、歷史事件和網紅效應都「人際網絡」息息相關,網絡科學重量級通俗讀物《人際網絡解密》,受諾貝爾經濟學獎得主、Google首席經濟學家極力推薦,為當代「網絡經濟學」大師馬修.傑克森(MATTHEW O. JACKSON)25年研究精華,《數位時代》獲先覺出版授權與讀者們分享。

病毒沿絲路西進,擴散緩慢而緊密

當時的衛生條件不佳,人畜居住環境緊鄰,加上人們對傳染病的認識不足,使得病菌如入無人之境,在中世紀的歐洲各大城市中橫行。幾年之間,巴黎與佛羅倫斯的人口減少了大約一半,在漢堡、倫敦等城市,死亡的人數甚至更多。

一般認為,疫情始於中國,沿著絲路傳播到君士坦丁堡,接著在1347年,隨著熱那亞商船進入西西里島,很快地奪走了島上將近一半的人口。

疫情繼續蔓延,先是在義大利部分地區開始流行,然後來到馬賽,接著在整個法國和西班牙境內擴散,幾年後北方的歐陸國家也相繼淪陷。據估計,這場瘟疫在歐洲奪走了超過40%的人命,在那之前,中國與印度已經有2,500萬人因此喪生。

黑死病 鼠疫 The_plague_of_Florence_in_1348,_as_describe
黑死病約在14世紀40年代散布到整個歐洲,在全世界造成了大約7500萬-2億人死亡,是人類歷史上致死人數最多的流行病。圖為藝術家根據薄伽丘《十日談》描繪1348 年佛羅倫薩的黑死病慘況。
圖/ Science Museum Group

從現代的視角來看, 這場瘟疫不尋常之處在於,疫情的擴散雖然緩慢,但卻彷彿經過計畫般,有條不紊地推進。 儘管這場瘟疫的傳播偶有長距離的躍進,像是沿著絲路或透過商船等貿易路線散播,但它在歐陸的推進,平均每天只有兩公里,就算以當時徒步的標準來看也是相當緩慢。

雖然鼠疫很少人傳人,但這種疾病卻是透過人際網絡傳播(隱藏在衣服中或是叮咬過船上老鼠、家畜、人類的跳蚤);人與人以及各種家畜所組成的接觸網絡,成為了病菌不斷向外蔓延的傳播途徑。

黑死病蔓延的緩慢過程告訴我們,中世紀人們的移動能力與交際範圍是多麼有限。現代的大流行就不是這麼一回事了:病菌的傳播速度非常快,通常在幾週甚至幾天內,疫情就可以延燒到其他大陸板塊。

涵蓋288個學生的「最大連通分支」

2014年,在南加州某主題公園通報麻疹與接觸案例後沒幾天,位在幾百哩外的學校,就爆發了麻疹疫情,許多未接種疫苗的成年人和兒童紛紛染疫。2015年,一名醫護人員在獅子山共和國確診伊波拉出血熱,之後僅僅一週的傳播,疫情就蔓延至歐洲以及北美洲的城市。
雖然現代的人際網絡樣貌已與中世紀大相徑庭,觀察特定類型的現代網絡,仍有助於了解中世紀的瘟疫傳播,何以如此緩慢卻又勢不可擋。

雖然大部分學生的交往對象只有一到兩人,但網絡已形成明顯可見的「最大連通分支」(giant component),即圖3-1左上角最大塊的相連區域,其中涵蓋288個學生,彼此透過層層關係鏈而相連在一起。

「連通分支」是指網絡中相連的部分,其上的任兩個節點可以找到一條相連的路徑,互相拜訪。如圖3-1所示,超過一半以上的學生座落於最大連通分支上,其餘的學生則散落在幾個較小的分支。另外有超過1/4的學生,沒有任何交往對象。(是的,我們都知道高中生活可以多麼孤單……)此處我們不加以繪出。

圖3-1
圖3-1的樣本來自一所美國高中,圖中網絡描繪了青少年間戀愛和/或性關係的網絡。學生列出了過去18個月曾交往過的對象。
圖/ 先覺

這張圖突顯了一件事: 即使大部分的人(平均來說)都只有少數性伴侶,仍有很高比例的人會感染性病。

圖中的每條連線,都代表一條潛在的疾病傳播路徑。如果最大連通分支上,有一個學生染病(例如接觸到校外的感染源),這個疾病就可能在分支內廣泛地傳播,引發校內流行。

舉例來說,HPV(人類乳突病毒)主要透過性行為傳播,可誘發子宮頸癌等多種癌症。HPV危險之處在於,初期通常沒有明顯症狀,患者很難意識到自己染病,因而繼續傳播給他人。據研究估計,約有超過40%的美國成人為HPV帶原者,其中很多人並不自知。大部分感染者的性關係並不複雜;他們只是剛好位於最大連通分支內。

如圖3-1所示,在每個人的接觸對象不多的情況下,傳染病的擴散可能很緩慢;然而,一旦疫情蔓延到最大連通分支內,就很可能引發大規模的感染,就像是中世紀的鼠疫。

這張圖告訴我們的另一件事是, 複雜的性關係或是性工作者的存在,並不是造成性病流行的主因。 的確,高點度的個體擴大並加速了疾病傳播的速度,但這些人並不是最大連通分支出現的必要條件。光是每個人有一個以上的性伴侶,就足以成形。網絡的連通程度才是疫情快速傳播的關鍵。

人際網絡的相變,竟是抑制病毒傳播的基礎?

熱力學中「相變」的概念,通常指物質狀態上的改變。例如,水從固態的冰轉變成氣態的蒸氣,可以視為經歷了一次相變。

網絡也可能出現相變,從幾個孤立的節點和小型連通分支,到形成涵納相當數量節點的最大連通分支,最終變成一個彼此相連的網絡,所有節點都能找到一條路徑,觸及彼此。網絡中的連結數量增加,就好比溫度提高,於是冰變成水,水變成蒸氣。

圖3-2
圖/ 先覺

相變的一個明顯特徵是,它可能在一瞬間突然發生。這一刻的溫度剛好低於冰點,你還能站在冰上,但下一刻你可能就落入水中,僅僅因為溫度升高了一度。同樣地,當連結增生的頻率有一點點微小變化,整個網絡分支的結構就可能有劇烈的改變。如圖3-2所示,當每個人的朋友從0.5個(如圖3-2(a))增加為1.5個(如圖3-2(b)),整個網絡就從彼此不相連的狀態,轉變為大多數人能夠聯繫彼此的狀態了。如果再增生一些連結(如圖3-2(c)和(d)),網絡不久就變成「路徑連通」(path-connected)的狀態,一般簡稱「連通」(connected)。所謂「連通」狀態,代表網絡內的任何人,都能找到一條路徑聯繫所有其他人(圖3-2(c)接近連通狀態,但還有兩個落單的節點)。

控制相變是抑制傳染病傳播的基礎。「基本再生數」(basic reproduction number)是一個重要的參考數字,它決定了疫情最終會在網絡內擴散或消散。這個數字代表,一個典型的感染者還會繼續感染多少健康的人。如果基本再生數大於1,則疫情擴散;如果小於1,則疫情消散。

網絡產生相變的臨界點,是在基本再生數達到1的時候,此時網絡將出現最大連通分支,如圖3-2。背後的道理簡單而意義重大:超過臨界值時,代表每個感染者會繼續感染超過一個人,此時傳染鏈將會擴張,同時這些新感染者還會繼續感染更多人,造成疫情持續蔓延;小於臨界值時,傳染鏈則逐漸萎縮。

以網絡的術語來說,如果每個人都擁有超過一個朋友,那麼連通分支就會不斷地向外擴張,形成最大連通分支;但如果每個人的平均朋友少於一個,則網絡內只會出現多個互不相連的分支以及許多孤立的節點。

責任編輯:張庭銉

本文授權轉載自《人際網絡解密》,先覺出版
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重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元
重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元

當前資訊爆炸與人工智慧交織的時代,全球豪華電動車壇不乏以規格參數堆疊或繁複華麗行車介面構築而起的新世代車款。然而,當諸多品牌積極將旗下新世代車款朝向「四輪電子產品」為目標發展時,百年造車巨擘 BMW 卻選擇回歸最純粹的造車目標,重新思考要如何以一款全新的車,來定義下個世代的駕馭體驗。

BMW 給出的解答,是一個貫穿品牌歷史、代表革新的名字:Neue Klasse。這不是單一車型的行銷話術,而是一場從零開始、重新定義 Software-Defined Vehicle(SDV,軟體定義汽車)的軟硬體融合革命!

拒當裝上車輪的 iPad!Neue Klasse 建置全新融合架構

將時間軸線拉回 1960 年代,BMW 曾以第一代 Neue Klasse(BMW 1500)打破典範,化解危機並確立超過半世紀的品牌榮耀。1960 年代的 Neue Klasse 是一場深刻影響汽車工業的世紀革新,精準填補了豪車與小車間的市場缺口、開創全球「運動房車」全新級距,更奠定品牌「以駕駛者為中心」的設計語彙,寫下 BMW 接下來半個世紀的靈魂藍圖。發展超過一甲子後,BMW 再次啟用「Neue Klasse」此對於品牌擁有重要意義之傳奇系列。這絕非強調行銷的懷舊或是復刻手法,而是 BMW 期望再次從歷史中汲取經驗,當產業再次面臨典範轉移之際,BMW選擇主動出擊,重新定義自身。Neue Klasse 的誕生,並非賣弄懷舊情緒,而是選擇在電動化與數位化交叉口,主動定義未來的造車標準。

1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇
1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇氣,不僅化解了企業危機,更奠定了半世紀以來豪車市場的典範。
圖/ BMW

過往,汽車或許只是將人們從 A 點運送至 B 點的交通工具;但在數位與電動化浪潮推動下,許多車廠僅將「軟體定義」理解為頻繁的 OTA 升級或介面更換。然而,BMW 認為真正的 SDV 意義,必須是造車思維的全面革新。Neue Klasse 建立在一套全新的軟硬體整合架構上,將電子電氣架構(E/E Architecture)、電驅技術、數位互動與永續生產全面重構。BMW 不是被動的將新科技「塞入」舊車殼,而是從基礎的運算邏輯出發,打造一套能持續進化、且品牌靈魂不滅的新世代移動工具。

簡而言之,Neue Klasse 象徵 BMW 從產品設計、電驅科技、數位互動到生產思維的全面重塑,成為開啟下一個純電百年的關鍵轉型起點。

解開多螢幕堆疊的產業迷思!「全視域顯示系統」重構人機介面

Neue Klasse 如何道出品牌自身對於 SDV 的重新解讀,可以從座艙科技介面談起。當前新能源車市場普遍陷入「多螢幕競速」的迷思,過多、過大的螢幕與複雜的子選單,反而導致駕駛人注意力嚴重分散,成為當代人機介面(HMI / UX)於設計面與使用面向的重大痛點。

BMW 秉持駕馭至上的造車理念,在 Neue Klasse 架構下研發出顛覆性的座艙科技:「BMW Panoramic Vision 全視域顯示系統」。

此項技術突破性的將前擋風玻璃下緣全寬度轉換為高解析度顯示區域。結合 3D 車況抬頭顯示器與駕駛導向懸浮中控螢幕,所有關鍵行車資訊都精準投影於駕駛者最自然的視線水平線上。

配合零層級架構的介面設計與獨家專利塗層,即便在強光直射或戴墨鏡下也能清晰判讀。BMW 運用極致的人體工學與投影技術,將科技巧妙隱形於駕駛體驗之中,讓資訊傳遞回歸直覺與安全。

iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現
iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現「眼不離路、手不離盤」的直覺式駕馭體驗。
圖/ BMW

單一超級大腦即時協調!「Heart of Joy」打造極致動態控制網

傳統車輛的動力、煞車、懸吊與轉向,通常由數十個分散的控制單元(ECU)各自運作,彼此間訊號傳遞的延遲,往往成為純電時代限制操控靈敏度與順暢感的原因。

Neue Klasse 徹底打破這種分散式邏輯,導入了四組中央集中式「超級大腦」。其中,掌管駕馭靈魂的 Heart of Joy 駕趣核心,實現了高達 10 倍的運算速度提升。而這,更是 BMW 重新定義 SDV 的最佳體現。

「10 倍速」背後的真正技術價值,在於 BMW 將底盤控制、動力分配、煞車煞停與轉向演算法,全部整合至同一個高效能系統內進行同步運作。每秒進行高達 1,000 次的超高速精密運算,讓前後軸馬達輸出與動能回收達成毫秒級的完美協調,更令人驚豔的是,日常高達 98% 的煞車都能單靠平順的「動能回收」完成,實體煞車僅在必要時無縫介入。這不僅大幅提升能源效率,更徹底消除了傳統電動車動能回收時的頓挫感。無論是高速過彎的穩定性還是踏板回饋的細致度,都達到傳統架構無法企及的即時性,讓純電駕馭依然充滿悸動與溫度。

全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,
全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,在公路馳騁中完美詮釋純電時代的極致操控。
圖/ BMW

首款跨世代量產結晶 BMW iX3 以產品實績宣告未來已屆

從 1961 年法蘭克福車展上亮相的初代 Neue Klasse,到如今蓄勢待發的新世代純電陣容,跨越六十餘年的時空,車輛的外觀形態與動力心臟或許截然不同,但 BMW 對於「駕馭樂趣」的追求從未改變。

身為 Neue Klasse 架構下的首款純電豪華休旅量產車,全新 BMW iX3 絕非只是一台新車上市,而是 BMW 移動願景的具體實踐。

從設計語言分析,iX3 摒棄繁複飾條,以如隕石雕琢般的一體化線條形塑車身;前臉標誌性的垂直飾光水箱護罩,在致敬經典的同時,巧妙包裹了高階雷達與感測器,達成「形式服從功能」的科技美學。

全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條
全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條與幾何輪弧設計,在傳承經典基因的同時,展現前瞻未來的純電豪華姿態。
圖/ BMW

而在海外市場開賣後短時間內訂單爆發、甚至吸引高比例非 BMW 車主的實績,更強烈證明了市場對於這套跨世代理念的高度認同。

跨越世代的革新之作,即將在台灣市場開啟宣傳與銷售。這不僅是一台新車的登台,更是 BMW 再次向世界宣告:未來無需等待被定義,因為極致的駕馭體驗,始終由 BMW 主動創造。

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