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南科大前沿与交叉科学研究院风险分析预测与管控研究院助理教授Sandro Lera研究团队在美国科学院院报（PNAS）发表文章，为中心化风险的动态监控开发新方法。

近日，前沿与交叉科学研究院风险分析预测与管控研究院、信息系统与管理工程系双聘助理教授Sandro Lera团队为复杂网络中的动态风险管控开发了新的方法。他们最近在美国科学院院报（PNAS）发表题为《Prediction and prevention of disproportionally dominant agents in complex networks》的文章中提出了一个框架，该框架可以监控一个系统到非稳定的中心化状态的距离。当系统到达该状态时，研究人员展示了如何构建一个最优的低成本干预措施以推动系统回到稳定的状态。这一研究成果对于反垄断政策、税法、政府补助等方面的监管实施者而言有着重要意义。

在如今的数字化社会中，中国的大部分网络流量集中在少数公司中。互联网网络这样的高度中心化结构也广泛存在于经济体系中。例如，在去年，前10大互联网公司贡献了全球超过94%的数字广告收入。独占鳌头的阿里巴巴电商销售额占中国电商销售总额的58%，是第二大电商集团京东销售额的3倍。这种前所未有的数字化垄断对于经济和社会而言有着重要的启示意义。在本研究中，研究团队提出了一个重要框架来判断一个公司规模是否过大，并回答了监管者何时介入、如何介入等问题。这一框架主要基于不同主体（例如经济体中的公司）相互影响的复杂网络理论，这使得该模型能够在生物物理系统、社会经济系统等领域广泛应用。

研究团队通过测量系统中不同主体之间的相互影响率，定义了系统到它的中心化状态的距离。一旦该距离小于或等于零，无论系统的规模有多大，该系统将被少数几个主体所控制，这就是“赢者通吃”的概念。

出乎意料的是，研究人员的计算结果显示，少数主体占统治地位这一现象是由（经济）适应度的整体分布导致的。因此，该现象不仅仅归因于大型企业的存在，反而更多的是因为许多相对“弱”的主体无法经受经济上的竞争。这就意味着，通过惩罚的方式对占统治地位的主体采取行动不会有效。该方法只能短暂地削弱大型企业的影响力，但随着系统的演化增长，又将会有新的大型企业产生并以类似方式统治整个系统。

基于这些发现，研究人员开发了一种低成本的干预措施以引导（经济）系统回归到更稳定的状态。该措施不是通过反垄断法等形式来惩罚适应度最强的主体，而是支持最弱的主体。该研究提出的模型强调了协调整个经济体的重要性，着重于使经济总体环境变得更具竞争力。通过这种方法，适应度强却还未充分发展的主体将有机会挑战更强的主体，从而促进整体经济向更可持续、更均衡的方向发展。该研究凸显了大力进行整体性干预的重要性，对反垄断政策、税法、政府补助等监管事项的架构有着重要启示。由于该研究的基础的通用性、应用的直接性、对于噪声或不健全数据的稳健性，该研究方法有望成为动态风险管控的标准工具。 

图1：（左图）为二维相图，其中空格中的每个点代表着系统中（经济）适应度整体分布的具体形态。区域划分虚线以上的分布展现的是增长动态在不断变化，最终以出现占据统治地位的少数主体而结束（“赢者通吃”）。连续的彩色线条展示着最经济高效的干预措施，可以将系统从不稳定状态的点（红色叉号）推到稳定状态的点（蓝色叉号）。（右图）为最优干预路径的分布形态。最值得注意的是，在“赢者通吃”区域的最初分布（深红色线）中，大多数主体的适应度较低。相反，稳定区域（深蓝色线）的最终分布则主要为高适应度的主体，而且由一个健康的竞争水平驱动。

该文章第一作者为南方科技大学前沿与交叉科学研究院风险分析预测与管控研究院、信息系统与管理工程系双聘助理教授、博士生导师Sandro Lera。他也是美国麻省理工学院访问学者，之前在美国麻省理工学院Alex Pentland带领的人类动力学实验室（Human Dynamics Lab）任博士后。研究方向主要为复杂系统、网络科学、量化金融等。此外，Sandro Lera具有算法交易的行业背景，并为多家国际知名公司制定量化交易策略。文章的共同作者是麻省理工学院（MIT）的Alex Pentland教授和南方科技大学风险分析预测与管控研究院院长Didier Sornette教授。

2020年Sandro Lera加入我校并成为前沿与交叉科学研究院风险分析预测与管控研究院、信息系统与管理工程系双聘助理教授。南方科技大学前沿与交叉科学研究院（以下简称南科大交叉研究院）致力于促进前沿科学的探索研究与学科发展的交叉融合。通过组织不同学科和专业背景的科研人员开展协同合作研究，创新体制机制，聚焦重大科研方向，跨越学科边界，实现学科间的思维碰撞与技术共享，积极地促进南方科技大学的前沿科学发展、学科交叉融合和先进技术创新。风险分析预测与管控研究院挂靠南科大前沿与交叉科学研究院，由南方科技大学与瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH Zurich）合作建设，是苏黎世联邦理工大学与中国大陆高校合作的唯一一个校级研究项目。研究院致力于搭建一个革命性的动态风险管理平台，以交叉学科和数据驱动的方法为基础，发展应对不同自然和社会系统中极端风险的实时动态监控、模拟仿真、趋势分析和预警预测工具，主要方向包括金融与经济系统风险、自然灾害、能源安全、公共健康、重大基础设施、社会动态与稳定、区块链与网络信息安全等七个高度跨学科交叉的方向。

文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/10/15/2003632117