네트워크의 종류와 이해

생태체계의 위상구조로서 네트워크를 살핍니다. 

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네트워크 종류에는 몇 가지가 있습니다. 

그 중 대표적인 것을 살피면, 

정규 네트워크, 무작위 네트워크, 좁은세상 네트워크, 척도없는 네트워크 등으로 구분합니다. 

먼저 정규 네트워크(regular network)는 인접한 노드들이 정확하게 똑같은 수의 링크를 갖는 네트워크입니다. 

네트워크 이론은 1950년대 이전에는 그래프 이론으로 불렸는데, 

이 당시에는 정규 네트워크에 가까운 일정한 격자 구조 등에 대한 연구가 주류를 이루었다 합니다. 

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무작위 네트워크(random network)는 에르되스-레니 네트워크라 부르기도 합니다. 

각 노드간의 연결을 무작위적으로 선택하여 네트워크를 구성하는 방식입니다. 

각 노드의 연결이 무작위적이지만 통계적이기도 합니다. 

이는 마치 주사위를 던져서 연결 여부를 판정하는 식과 유사합니다. 

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무작위적이고 통계적이므로 너무나 많은 링크를 가지거나 아예 링크가 없거나 하는 극단적인 경우는 거의 없습니다.

연결기회가 많아지고 밀도가 높아질수록 자연스럽게 모든 네트워크가 점차 연결되는 결과를 가져옵니다. 

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좁은세상 네트워크(small world network)는 와츠-스트로가츠 모델이라 부르기도 합니다. 

몇 개의 무작위 연결만으로도 노드 간 연결거리가 현저히 줄어드는 네트워크입니다. 

즉 정규 네트워크를 가정했을 경우 일부 무작위 연결로 인해 반대편 노드로 가는 경로가 현저히 줄어듭니다. 

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여기에서 주목할 부분이 있습니다. 

무작위 네트워크는 상호 결속되어 있는 즉 서클을 이루는 하위 그룹이 존재하지 않습니다. 

무작위 연결이기 때문입니다. 

반면 사회는 서클과 같은 하위 그룹이 존재함을 경험적으로 알고 있습니다.  

또 스탠리 밀그램의 6단계 분리 이론 등으로 인해 세상이 매우 좁다는 것을 알고 있습니다. 

첫째, 상호 결속의 하위 그룹

둘째, 좁은 연결의 지름길. 

두 요소를 무작위 네트워크로는 설명하기 어려웠는데, 

와츠와 스트로가츠가 좁은세상 네트워크를 통해 설명한 것이 바로 이 모델입니다.  

초기에는 정규 네트워크, 좁은세상 네트워크, 무작위 네트워크가 상호 다른 모델로 이해할 수 있었으나,

네트워크에 대한 이해가 깊어지면서 이제는 각 모델을 연속성의 개념으로 이해합니다. 

즉 정규 네트워크를 기본으로 무작위성에 따라 좁은세상 네트워크, 무작위 네트워크로 이어지는 개념으로 이해합니다. 

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척도없는 네트워크(scale-free network)는 바라바시-알베르 네트워크 모델로 부르기도 합니다. 

성장하되 무작위가 아닌 선호에 따라 연결하는 경우 나타나는 네트워크입니다. 

네트워크의 특징은 평균 연결 이상으로 매우 많은 링크를 가진 노드 즉, 허브가 존재합니다. 

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예를 들면 다음 그림은 새로운 노드가 생시면 두 개의 링크를 가지되, 

무작위가 아니라 선호에 따라 연결함으로써 척도없는 네트워크가 만들어지는 예입니다. 

선호에 따른 연결로 인해 먼저 생긴 노드에 링크가 모여들어 허브가 만들어지는 과정을 보실 수 있습니다.  

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이 모델에서 주목해야 할 부분은 바로 불평등한 연결입니다. 

앞의 정규, 좁은세상, 무작위 네트워크는 정규성에 따라 같은 수의 링크를 가지거나, 

무작위성에 따라 유사한 링크를 가지는 전제를 가지고 있습니다. 

즉 어떤 의미에서 매우 평등한 네트워크였습니다. 

하지만 앞에서 볼 수 있듯, 선호적 연결에 따라 불평등한 링크 수를 가지는 특성을 나타냅니다. 

이는 사회의 모습과 매우 유사합니다. 

사회에서도 평균 이상으로 극단적 연결을 가진 형태를 많이 볼 수 있습니다. 

이와 같이 척도없는 네트워크는 

첫째, 상호 결속의 하위 그룹

둘째, 좁은 연결의 지름길 뿐 아니라, 

셋째, 불평등한 연결의 결과로 나타나는 허브의 모습까지 설명하는 모델입니다. 

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지금까지 네트워크 이론의 기본적인 4개의 모델을 살폈습니다. 

각 모델은 무엇이 맞다 틀리다 보다는 

각 상황에 따라 설명력이 다른 모델로 이해할 수 있습니다. 

그러므로 각 네트워크 모델을 이해하되, 

상황에 맞는 모델을 선택하고 이에 따라 실천 방향을 모색해야 할 것입니다. 

 

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1. http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/3.html [본문으로]
2. http://www.patternsinnature.org/Book/RegularNetworks.html [본문으로]
3. http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/3.html [본문으로]
4. http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/3.html [본문으로]
5. http://epress.anu.edu.au/cs/html/ch05s03.html [본문으로]
6. http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/3.html [본문으로]
7. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Barabasi_Albert_model.gif#file [본문으로]
8. 참조) 링크, 바라바시, 동아시아 [본문으로]
9. 참조) 복잡계 개론, 윤영수 채승병, 삼성경제연구소 [본문으로]